JP6977986B2 - Coating liquid, composition for coating liquid and coating layer - Google Patents
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Description
本発明は、コーティング液、コーティング液用組成物及びコーティング層に関する。 The present invention relates to a coating liquid, a composition for a coating liquid, and a coating layer.
従来、熱環境下で使用される無機部材を保護するために、無機部材の表面にコーティング液を塗布し、塗布膜を乾燥させた後、これを必要に応じて焼き付けるなどしてコーティング層を形成することが行われている。例えば、特許文献1には、耐火物の表面に、コーティング液を塗布し、塗布膜を乾燥させてコーティング層を形成する点が開示されている。同文献には、水と、無機バインダーと、膨潤性粘土鉱物と、2μm以下のセラミックス繊維の凝集体と、メジアン径が40μm以下の球状のセラミックス粉末とを含むコーティング液が記載されている。 Conventionally, in order to protect an inorganic member used in a thermal environment, a coating liquid is applied to the surface of the inorganic member, the coating film is dried, and then this is baked as necessary to form a coating layer. Is being done. For example, Patent Document 1 discloses that a coating liquid is applied to the surface of a refractory material and the coating film is dried to form a coating layer. The document describes a coating liquid containing water, an inorganic binder, a swellable clay mineral, an aggregate of ceramic fibers having a size of 2 μm or less, and a spherical ceramic powder having a median diameter of 40 μm or less.
熱環境下で使用される無機部材として重要なものには、耐火物以外にも、金属部材がある。しかしながら、従来のコーティング液は、耐火物用に調製されているので、以下の点で金属部材への適用に限界があり、さらなる改良の余地がある。 In addition to refractories, metal members are important as inorganic members used in a thermal environment. However, since the conventional coating liquid is prepared for refractories, there is a limit to its application to metal members in the following points, and there is room for further improvement.
例えば、金属部材は、耐火物に比べ、表面が平滑であることが多い。そのため、金属部材へコーティング層を形成した後も、コーティング層の表面凹凸が少ないことが望まれる。コーティング層の表面凹凸を少なくするためには、コーティング液を塗布して形成した塗布膜の段階で表面凹凸を少なくする必要がある。塗布膜の表面凹凸が、ほぼそのままコーティング層の表面凹凸となるからである。 For example, metal members often have a smoother surface than refractories. Therefore, it is desired that the surface unevenness of the coating layer is small even after the coating layer is formed on the metal member. In order to reduce the surface unevenness of the coating layer, it is necessary to reduce the surface unevenness at the stage of the coating film formed by applying the coating liquid. This is because the surface unevenness of the coating film becomes the surface unevenness of the coating film almost as it is.
また、金属部材は、耐火物に比べ、形状の自由度が高い。そのため、金属部材へのコーティング液の塗布は、必ずしも平面部だけに限られず、角部に対しても実施される。しかしながら、従来のコーティング液を金属部材の角部に塗布した場合、加温による塗布膜の乾燥時にひび割れが生じやすい。 Further, the metal member has a higher degree of freedom in shape than the refractory material. Therefore, the application of the coating liquid to the metal member is not necessarily limited to the flat surface portion, but is also applied to the corner portion. However, when the conventional coating liquid is applied to the corners of the metal member, cracks are likely to occur when the coating film is dried by heating.
また、コーティング層を有する金属部材は、熱環境下での使用時に、急加熱、急冷されることが多い。しかしながら、従来のコーティング液によるコーティング層は、金属部材との熱膨張差によって生じる熱応力により、急加熱、急冷時にひび割れが生じやすい。 Further, the metal member having a coating layer is often rapidly heated and rapidly cooled when used in a thermal environment. However, the coating layer made of the conventional coating liquid tends to crack during rapid heating and rapid cooling due to the thermal stress generated by the difference in thermal expansion with the metal member.
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成可能であり、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制可能であり、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制可能なコーティング液、これに用いて好適なコーティング液用組成物、また、上記コーティング層を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above background, and it is possible to form a coating film in which surface irregularities are suppressed, and it is possible to suppress cracking of the coating film at the corners of a metal member during drying by heating. It is an object of the present invention to provide a coating liquid capable of suppressing cracking due to rapid heating and rapid cooling of the formed coating layer, a composition for a coating liquid suitable for use thereof, and the above-mentioned coating layer.
本発明の一態様は、無機部材に塗布するためのコーティング液であって、
水と、無機バインダーと、平均繊維長50μm以下の第1セラミックス繊維と、平均繊維長150μm以上の第2セラミックス繊維と、を含有する、コーティング液にある。
One aspect of the present invention is a coating liquid for applying to an inorganic member.
It is in a coating liquid containing water, an inorganic binder, a first ceramic fiber having an average fiber length of 50 μm or less, and a second ceramic fiber having an average fiber length of 150 μm or more.
本発明の他の態様は、無機部材に塗布するためのコーティング液に用いられるコーティング液用組成物であって、
無機バインダーと、平均繊維長50μm以下の第1セラミックス繊維と、平均繊維長150μm以上の第2セラミックス繊維と、を含有する、コーティング液用組成物にある。
Another aspect of the present invention is a coating liquid composition used as a coating liquid for coating on an inorganic member.
A composition for a coating liquid containing an inorganic binder, a first ceramic fiber having an average fiber length of 50 μm or less, and a second ceramic fiber having an average fiber length of 150 μm or more.
本発明のさらに他の態様は、無機部材の表面に形成されており、
無機バインダーと、平均繊維長50μm以下の第1セラミックス繊維と、平均繊維長150μm以上の第2セラミックス繊維と、を含有する、コーティング層にある。
Yet another aspect of the present invention is formed on the surface of an inorganic member.
The coating layer contains an inorganic binder, a first ceramic fiber having an average fiber length of 50 μm or less, and a second ceramic fiber having an average fiber length of 150 μm or more.
上記コーティング液は、上記構成を有している。特に、上記コーティング液では、第2セラミックス繊維よりも平均繊維長が短い短繊維の第1セラミックス繊維と、第1セラミックス繊維よりも平均繊維長が長い長繊維の第2セラミックス繊維とを含んでいる。 The coating liquid has the above structure. In particular, the coating liquid contains a short fiber first ceramic fiber having an average fiber length shorter than that of the second ceramic fiber and a long fiber second ceramic fiber having an average fiber length longer than that of the first ceramic fiber. ..
そのため、上記コーティング液によれば、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成することができる。これは、長繊維の第2セラミックス繊維だけでなく、短繊維の第1セラミックス繊維と長繊維の第2セラミックス繊維との両方を含むことで、第2セラミックス繊維が塗布膜の表面に突出するのを抑制することが可能になるためである。 Therefore, according to the coating liquid, it is possible to form a coating film in which surface irregularities are suppressed. This includes not only the second ceramic fiber of the long fiber but also both the first ceramic fiber of the short fiber and the second ceramic fiber of the long fiber, so that the second ceramic fiber protrudes on the surface of the coating film. This is because it becomes possible to suppress.
また、上記に加え、上記コーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。短繊維の第1セラミックス繊維だけを含むコーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の平面部での塗布膜のひび割れを抑制することはできる。これは、繊維同士が絡み合い、ひび割れの原因であるクラックの進行を平面部において抑制することができるからである。しかしながら、短繊維の第1セラミックス繊維だけを含むコーティング液では、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することはできない。これは、第1セラミックス繊維だけでは、繊維長さが短いため、金属部材の角部での繊維同士の絡み合いが十分に生じないからである。これに対して、上記コーティング液によれば、金属部材の角部に、短繊維の第1セラミックス繊維に加えて長繊維の第2セラミックス繊維も配置される。そのため、上記コーティング液によれば、金属部材の平面部のみならず金属部材の角部でも、繊維同士の絡み合いが十分に生じ、ひび割れの原因であるクラックの進展を抑制することができる。それ故、上記コーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができる。また、上記コーティング液によれば、加温による乾燥時に金属部材の平面部での塗布膜のひび割れも抑制することができる。 Further, in addition to the above, according to the coating liquid, it is possible to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating. This is considered to be due to the following reasons. According to the coating liquid containing only the first ceramic fiber of the short fiber, it is possible to suppress the cracking of the coating film on the flat surface portion of the metal member during drying by heating. This is because the fibers are entangled with each other and the progress of cracks, which is the cause of cracks, can be suppressed in the flat surface portion. However, with a coating liquid containing only the first ceramic fibers of short fibers, it is not possible to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating. This is because the fiber length is short only with the first ceramic fiber, so that the fibers are not sufficiently entangled with each other at the corners of the metal member. On the other hand, according to the coating liquid, in addition to the short fiber first ceramic fiber, the long fiber second ceramic fiber is also arranged at the corner of the metal member. Therefore, according to the coating liquid, the fibers are sufficiently entangled with each other not only in the flat portion of the metal member but also in the corner portion of the metal member, and the growth of cracks that are the cause of cracks can be suppressed. Therefore, according to the coating liquid, it is possible to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating. Further, according to the coating liquid, it is possible to suppress cracking of the coating film on the flat surface portion of the metal member during drying by heating.
さらに、上記に加え、上記コーティング液によれば、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。球状セラミックス粒子を主体とするコーティング液を用いて形成されたコーティング層では、急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができない。これは、球状セラミックス粒子同士では、絡み合いが生じないため、コーティング層と金属部材との熱膨張差により生じる熱応力によってクラックが進展しやすいからである。これに対し、上記コーティング液では、特定の範囲の平均繊維長を有する第1セラミックス繊維を用いたことにより、上述したように繊維同士の絡み合いを十分に生じさせることができる。そのため、上記コーティング液によれば、形成されたコーティング層と金属部材との熱膨張差によって生じる熱応力によるクラックの進展を抑制することができる。それ故、上記コーティング液によれば、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。また、上記コーティング液は、特定の範囲の平均繊維長を有する第2セラミックス繊維を含んでいるので、金属部材の角部にコーティング層が形成された場合でも、コーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。 Further, in addition to the above, according to the coating liquid, it is possible to suppress cracking due to rapid heating and rapid cooling of the formed coating layer. This is considered to be due to the following reasons. A coating layer formed by using a coating liquid mainly composed of spherical ceramic particles cannot suppress cracks due to rapid heating and rapid cooling. This is because the spherical ceramic particles do not become entangled with each other, and therefore cracks are likely to develop due to the thermal stress generated by the difference in thermal expansion between the coating layer and the metal member. On the other hand, in the coating liquid, by using the first ceramic fiber having an average fiber length in a specific range, the fibers can be sufficiently entangled with each other as described above. Therefore, according to the coating liquid, it is possible to suppress the growth of cracks due to the thermal stress caused by the difference in thermal expansion between the formed coating layer and the metal member. Therefore, according to the coating liquid, it is possible to suppress cracking due to rapid heating and quenching of the formed coating layer. Further, since the coating liquid contains the second ceramic fiber having an average fiber length in a specific range, even if the coating layer is formed at the corners of the metal member, the coating layer is cracked due to rapid heating or quenching. Can be suppressed.
よって、上記コーティング液によれば、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成することができ、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができ、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができる。 Therefore, according to the above coating liquid, it is possible to form a coating film in which surface irregularities are suppressed, and it is possible to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating, and the coating film is formed. It is possible to suppress cracking due to rapid heating and rapid cooling of the coating layer.
上記コーティング液用組成物は、上記構成を有している。そのため、上記コーティング液用組成物に水を加えることにより、上記コーティング液を容易に調製することができる。そのため、上記コーティング液用組成物は、上記コーティング液に好適に用いることができる。 The coating liquid composition has the above composition. Therefore, the coating liquid can be easily prepared by adding water to the composition for the coating liquid. Therefore, the composition for the coating liquid can be suitably used for the coating liquid.
上記コーティング層は、上記構成を有している。そのため、上記コーティング層によれば、金属部材等の無機部材が熱環境下で使用され、急加熱、急冷された場合でも、無機部材との熱膨張差によって生じる熱応力によるひび割れを抑制することができる。また、上記コーティング層は、無機部材に対する密着性の向上にも有利である。さらに、上記コーティング層は、熱環境下での耐食性にも優れるため、熱環境下で使用される金属部材等の無機部材の耐食性を向上させることができる。 The coating layer has the above structure. Therefore, according to the above coating layer, even when an inorganic member such as a metal member is used in a thermal environment and is rapidly heated or rapidly cooled, cracking due to thermal stress caused by a difference in thermal expansion with the inorganic member can be suppressed. can. In addition, the coating layer is also advantageous for improving the adhesion to the inorganic member. Further, since the coating layer is also excellent in corrosion resistance in a thermal environment, it is possible to improve the corrosion resistance of inorganic members such as metal members used in a thermal environment.
先ず、上記コーティング液について説明する。上記コーティング液は、水と、無機バインダーと、第1セラミックス繊維と、第2セラミックス繊維とを含有している。 First, the coating liquid will be described. The coating liquid contains water, an inorganic binder, a first ceramic fiber, and a second ceramic fiber.
水は、主として、無機バインダー、第1セラミックス繊維、第2セラミックス繊維などを分散させるための液体状の分散媒としての役割を有する。 Water mainly has a role as a liquid dispersion medium for dispersing an inorganic binder, a first ceramic fiber, a second ceramic fiber and the like.
無機バインダーは、上記コーティング液を塗布、乾燥して形成される塗布膜、塗布膜を必要に応じて熱処理して形成されるコーティング層を、金属部材等の無機部材の表面に、そのバインダー効果によって強固に固着させるために必要な成分である。無機バインダーとしては、バインダー効果を得やすいなどの観点から、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジルコニア、コロイダルチタニア等の無機コロイドなどを好適に用いることができる。これらは1種又は2種以上併用することができる。 The inorganic binder is a coating film formed by applying and drying the above coating liquid, and a coating layer formed by heat-treating the coating film as necessary on the surface of an inorganic member such as a metal member by the binder effect. It is a necessary component for firmly fixing. As the inorganic binder, inorganic colloids such as colloidal silica, colloidal alumina, colloidal zirconia, and colloidal titania can be preferably used from the viewpoint of easily obtaining a binder effect. These can be used alone or in combination of two or more.
第1セラミックス繊維は、平均繊維長50μm以下のセラミックス繊維である。第2セラミックス繊維は、平均繊維長150μm以上のセラミックス繊維である。第1セラミックス繊維、第2セラミックス繊維は、いずれも、人造セラミックス繊維より構成することができる。この構成によれば、800℃以上の熱環境下でも高い安定性を有するセラミックス繊維を選択しやすく、また、所定の平均繊維長を有する第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維を準備しやすい。 The first ceramic fiber is a ceramic fiber having an average fiber length of 50 μm or less. The second ceramic fiber is a ceramic fiber having an average fiber length of 150 μm or more . Both the first ceramic fiber and the second ceramic fiber can be made of an artificial ceramic fiber. According to this configuration, it is easy to select a ceramic fiber having high stability even in a thermal environment of 800 ° C. or higher, and it is easy to prepare a first ceramic fiber and a second ceramic fiber having a predetermined average fiber length.
第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維としては、例えば、化学組成にSiO2を含むもの、化学組成にSiO2及びAl2O3を含むもの、化学組成にSiO2及びアルカリ土類酸化物を含むもの、化学組成にZrO2を含むものなどを用いることができる。これらは1種又は2種以上併用することができる。第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維としては、具体的には、アルミナファイバー、リフラクトリーセラミックスファイバー、シリカファイバー、ジルコニアファイバー、生体溶解性ファイバーなどを好適に用いることができる。これらは1種又は2種以上併用することができる。これらセラミックス繊維は、800℃以上の熱環境下でも高い安定性を有している。そのため、この構成によれば、熱環境下におけるコーティング層の安定性を向上させることができる。なお、本明細書において、アルミナファイバーは、広義の意味で用いられ、アルミナ繊維のみならず、ムライト繊維も含む。 The first ceramic fiber and the second ceramic fiber include, for example, a chemical composition containing SiO 2 , a chemical composition containing SiO 2 and Al 2 O 3, and a chemical composition containing SiO 2 and an alkaline earth oxide. Those containing ZrO 2 in the chemical composition and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. As the first ceramic fiber and the second ceramic fiber, specifically, alumina fiber, refractory ceramic fiber, silica fiber, zirconia fiber, biosoluble fiber and the like can be preferably used. These can be used alone or in combination of two or more. These ceramic fibers have high stability even in a thermal environment of 800 ° C. or higher. Therefore, according to this configuration, the stability of the coating layer in a thermal environment can be improved. In addition, in this specification, alumina fiber is used in a broad sense, and includes not only alumina fiber but also mullite fiber.
第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維の平均繊維長は、いずれも、走査型電子顕微鏡により観察される各セラミックス繊維のSEM像において最表面に写る各セラミックス繊維のうち、両端が確認できるものをランダムに100個選択し、選択された各セラミックス繊維の長さを平均した値である。 The average fiber lengths of the first ceramic fiber and the second ceramic fiber are both random, among the ceramic fibers appearing on the outermost surface in the SEM image of each ceramic fiber observed by a scanning electron microscope, those in which both ends can be confirmed. It is a value obtained by selecting 100 fibers and averaging the lengths of each of the selected ceramic fibers.
なお、第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維は、繊維であるため、いずれも、アスペクト比が1よりも大きい。アスペクト比が1の場合には、球状粒子となってしまうからである。具体的には、第1セラミックス繊維のアスペクト比は、上述した作用効果を確実なものとする、耐ひび割れ性向上などの観点から、好ましくは、1.2以上、より好ましくは、1.4以上、さらに好ましくは、1.6以上とすることができる。第1セラミックス繊維のアスペクト比は、上述した作用効果を確実なものとする、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、12以下、より好ましくは、10以下、さらに好ましくは、8以下、さらにより好ましくは、6以下とすることができる。また、第2セラミックス繊維のアスペクト比は、上述した作用効果を確実なものとする、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、好ましくは、12超、より好ましくは、15以上、さらに好ましくは、20以上、さらにより好ましくは、24以上、さらにより好ましくは、30以上とすることができる。第2セラミックス繊維のアスペクト比は、原料となるセラミックス繊維の入手容易性、塗布膜の表面凹凸の抑制、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、好ましくは、400以下、より好ましくは、200以下、さらに好ましくは、150以下、さらにより好ましくは、100以下、さらにより好ましくは、80以下とすることができる。なお、アスペクト比は、(セラミックス繊維の平均繊維長)/(セラミックス繊維の平均繊維径)で計算される値である。また、第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維の平均繊維径は、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察される各セラミックス繊維のSEM像において最表面に写る各セラミックス繊維のうち、端面が確認できるものをランダムに10個選択し、選択された各セラミックス繊維の端面の直径を平均した値である。 Since the first ceramic fiber and the second ceramic fiber are fibers, both have an aspect ratio of more than 1. This is because when the aspect ratio is 1, the particles become spherical particles. Specifically, the aspect ratio of the first ceramic fiber is preferably 1.2 or more, more preferably 1.4 or more, from the viewpoint of ensuring the above-mentioned action and effect and improving crack resistance. , More preferably, it can be 1.6 or more. The aspect ratio of the first ceramic fiber is preferably 12 or less, more preferably 10 or less, still more preferably, from the viewpoint of ensuring the above-mentioned action and effect and facilitating the suppression of surface irregularities of the coating film. Can be 8 or less, and even more preferably 6 or less. Further, the aspect ratio of the second ceramic fiber is such that the above-mentioned action and effect are ensured, the coatability to the surface of the inorganic member such as the metal member is improved, the adhesion to the inorganic member is improved, and the corner portion of the metal member is used. From the viewpoint of facilitating the suppression of cracking of the coating film, preferably more than 12, more preferably 15 or more, still more preferably 20 or more, still more preferably 24 or more, still more preferably 30 or more. Can be. The aspect ratio of the second ceramic fiber makes it easy to obtain the ceramic fiber as a raw material, suppress the surface unevenness of the coating film, improve the adhesion to the inorganic member, and easily suppress the cracking of the coating film at the corner of the metal member. From the viewpoint of The aspect ratio is a value calculated by (average fiber length of ceramic fibers) / (average fiber diameter of ceramic fibers). Further, the average fiber diameters of the first ceramic fiber and the second ceramic fiber are those in which the end face of each ceramic fiber reflected on the outermost surface can be confirmed in the SEM image of each ceramic fiber observed by a scanning electron microscope (SEM). Is a value obtained by randomly selecting 10 ceramic fibers and averaging the diameters of the end faces of the selected ceramic fibers.
第1セラミックス繊維の平均繊維長の上限は、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、50μm以下され、好ましくは、40μm以下、より好ましくは、30μm以下とすることができる。第1セラミックス繊維の平均繊維長の下限は、粉砕による繊維長の調整容易性、繊維形状の確保容易性、耐ひび割れ性向上などの観点から、例えば、6μm以上、好ましくは、7μm以上、より好ましくは、8μm以上とすることができる。一方、第2セラミックス繊維の平均繊維長の上限は、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、塗布膜表面の表面凹凸の抑制、原料となるセラミックス繊維の入手容易性、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくする、上記コーティング液の粘性の抑制などの観点から、例えば、2000μm以下、好ましくは、1000μm以下、より好ましくは、750μm以下、さらに好ましくは、500μm以下、さらにより好ましくは、400μm以下、さらにより一層好ましくは、300μm以下とすることができる。第2セラミックス繊維の平均繊維長の下限は、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、150μm以上とされる。 The upper limit of the average fiber length of the first ceramic fibers, from the viewpoint of easily suppressing the surface roughness of the coating film, 5 0 .mu.m is below good Mashiku is 40 [mu] m or less, more preferably, be 30μm or less can. The lower limit of the average fiber length of the first ceramic fiber is, for example, 6 μm or more, preferably 7 μm or more, more preferably, from the viewpoints of easy adjustment of the fiber length by crushing, easy securing of the fiber shape, improvement of crack resistance and the like. Can be 8 μm or more. On the other hand, the upper limit of the average fiber length of the second ceramic fiber is to improve the coatability on the surface of an inorganic member such as a metal member, suppress the surface unevenness of the surface of the coating film, make the ceramic fiber as a raw material easily available, and the inorganic member. From the viewpoints of improving the adhesion, facilitating the suppression of cracking of the coating film at the corners of the metal member, and suppressing the viscosity of the coating liquid, for example, 2000 μm or less, preferably 1000 μm or less, more preferably 750 μm. Below, it can be further preferably 500 μm or less, even more preferably 400 μm or less, and even more preferably 300 μm or less. The lower limit of the average fiber length of the second ceramic fiber makes it easier to improve the coatability of the inorganic member such as the metal member on the surface, improve the adhesion to the inorganic member, and suppress the cracking of the coating film at the corner of the metal member. from the viewpoint of, Ru is a 1 50 [mu] m or more.
上記コーティング液において、長繊維の第2セラミックス繊維は、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制するために必要な成分である。また、第2セラミックス繊維は、金属部材に対する上記コーティング液の塗布性の向上に有用な成分でもある。第1セラミックス繊維と第2セラミックス繊維とを併用することによって金属部材に対する上記コーティング液の塗布性が向上するのは、以下の理由によるものと考えられる。 In the above coating liquid, the long second ceramic fiber is a component necessary for suppressing cracking of the coating film at the corner portion of the metal member during drying by heating. The second ceramic fiber is also a useful component for improving the coatability of the coating liquid on the metal member. It is considered that the reason why the applicability of the coating liquid to the metal member is improved by using the first ceramic fiber and the second ceramic fiber in combination is as follows.
第2セラミックス繊維は、上記コーティング液中の他の成分に比べて大きな形状を有するため、上記コーティング液中で動き難い性質を有する。そのため、第1セラミックス繊維に加えて第2セラミックス繊維を含む上記コーティング液が金属部材の表面に塗布された後、第2セラミックス繊維は、水の表面張力によって引きずられ難く、金属部材の表面に堆積しやすい。また、上記コーティング液中の無機バインダーがセラミックスとの相性がよいことなどと相まって、金属部材の表面に堆積した長繊維の第2セラミックス繊維の上に、容易に第1セラミックス繊維等の他の固形分が堆積していく。さらに、金属部材の表面に堆積した長繊維の第2セラミックス繊維同士が形成する隙間により毛細管現象が生じ、塗布膜の乾燥時における表面張力による水の集合が緩和され、この水の集合に伴う上記コーティング液中の固形分の移動が抑制される。そのため、上記コーティング液によれば、金属部材に対する塗布性を改善することができる。 Since the second ceramic fiber has a larger shape than the other components in the coating liquid, it has a property of being difficult to move in the coating liquid. Therefore, after the coating liquid containing the second ceramic fiber in addition to the first ceramic fiber is applied to the surface of the metal member, the second ceramic fiber is not easily dragged by the surface tension of water and is deposited on the surface of the metal member. It's easy to do. Further, coupled with the fact that the inorganic binder in the coating liquid has good compatibility with ceramics, other solids such as the first ceramic fiber can be easily placed on the second ceramic fiber of the long fiber deposited on the surface of the metal member. Minutes accumulate. Further, a capillary phenomenon occurs due to the gap formed between the second ceramic fibers of the long fibers deposited on the surface of the metal member, and the aggregation of water due to the surface tension during drying of the coating film is relaxed. The movement of solids in the coating liquid is suppressed. Therefore, according to the coating liquid, the applicability to the metal member can be improved.
上記コーティング液は、具体的には、水:100質量部に対して、無機バインダー:10質量部以上、第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、第2セラミックス繊維:15質量部以下、を含有する構成とすることができる。 Specifically, the coating liquid has an inorganic binder: 10 parts by mass or more, a first ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, and a second ceramic fiber: 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. , Can be configured to contain.
この構成によれば、上述したコーティング液の作用効果を確実なものとすることができる。加えて、上記構成によれば、上記コーティング液の金属部材への塗布性向上、加温による乾燥時における金属部材の平面部での塗布膜のひび割れ抑制、強制加熱による乾燥時における金属部材の平面部での塗布膜のひび割れ抑制、焼き付け時(焼成時)における金属部材の平面部でのコーティング層のひび割れ抑制などの効果も得られる。また、上記構成によれば、金属部材に対する密着性の高いコーティング層を形成しやすくなるなどの効果も得られる。 According to this configuration, the action and effect of the above-mentioned coating liquid can be ensured. In addition, according to the above configuration, the coating property of the coating liquid on the metal member is improved, cracks of the coating film are suppressed on the flat surface portion of the metal member during drying by heating, and the flat surface of the metal member is dried by forced heating. It is also possible to obtain effects such as suppressing cracks in the coating film at the portion and suppressing cracks in the coating layer on the flat surface portion of the metal member during baking (during firing). Further, according to the above configuration, it is easy to form a coating layer having high adhesion to the metal member.
上記コーティング液において、無機バインダーの含有量は、バインダー効果の確保、無機部材に対する密着性の向上などの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、10質量部以上、より好ましくは、12質量部以上、さらに好ましくは、15質量部以上とすることができる。無機バインダーの含有量は、無機コロイド等の無機バインダーの安定性を維持しやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、67質量部以下、より好ましくは、60質量部以下、さらに好ましくは、50質量部以下、さらにより好ましくは、40質量部以下とすることができる。 In the above coating liquid, the content of the inorganic binder is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 12 with respect to 100 parts by mass of water, from the viewpoint of ensuring the binder effect and improving the adhesion to the inorganic member. It can be by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more. The content of the inorganic binder is preferably 67 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of water, from the viewpoint of facilitating the maintenance of the stability of the inorganic binder such as an inorganic colloid. It can be more preferably 50 parts by mass or less, and even more preferably 40 parts by mass or less.
上記コーティング液において、第1セラミックス繊維の含有量は、後述するように、上記コーティング液に他の成分として球状粒子が添加された場合でも上述した作用効果を確保しやすくなる、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、10質量部以上、より好ましくは、15質量部以上、さらに好ましくは、20質量部以上とすることができる。第1セラミックス繊維の含有量は、第1セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる、コーティング液の粘性増大を抑制しやすくなり、塗布性を向上させやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、275質量部以下、より好ましくは、250質量部以下、さらに好ましくは、225質量部以下、さらにより好ましくは、200質量部以下とすることができる。 As will be described later, the content of the first ceramic fiber in the coating liquid is such that the surface unevenness of the coating film makes it easy to secure the above-mentioned action and effect even when spherical particles are added as other components to the coating liquid. It can be preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, and further preferably 20 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint of facilitating suppression. The content of the first ceramic fiber suppresses the formation of surface irregularities on the surface of the coating film by the first ceramic fiber, and makes it easier to form the coating film in which the surface irregularities are suppressed, thereby increasing the viscosity of the coating liquid. From the viewpoint of easy suppression and easy improvement of coatability, it is preferably 275 parts by mass or less, more preferably 250 parts by mass or less, and further preferably 225 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. , Even more preferably, it can be 200 parts by mass or less.
上記コーティング液において、第2セラミックス繊維の含有量は、第2セラミックス繊維の添加による効果を確実なものとする、0.1R程度の条件的に厳しい角度を有する角部に形成された塗布膜のひび割れ抑制効果を確実なものとする、無機部材に対する密着性の向上などの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、0.15質量部以上、より好ましくは、0.2質量部以上、さらに好ましくは、0.25質量部以上とすることができる。第2セラミックス繊維の含有量は、第2セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる、コーティング液の粘性増大を抑制しやすくなり、塗布性を向上させやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、15質量部以下、より好ましくは、10質量部以下、さらに好ましくは、10質量部未満、さらにより好ましくは、8質量部以下、さらにより一層好ましくは、5質量部以下、最も好ましくは、3質量部以下とすることができる。 In the above coating liquid, the content of the second ceramic fiber is the coating film formed on the corner portion having a strict conditionally an angle of about 0.1R, which ensures the effect of the addition of the second ceramic fiber. From the viewpoint of ensuring the crack suppressing effect and improving the adhesion to the inorganic member, it is preferably 0.15 part by mass or more, more preferably 0.2 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of water. , More preferably, it can be 0.25 parts by mass or more. The content of the second ceramic fiber suppresses the formation of surface irregularities on the surface of the coating film by the second ceramic fiber, and makes it easier to form the coating film in which the surface irregularities are suppressed, thereby increasing the viscosity of the coating liquid. From the viewpoint of easy suppression and easy improvement of coatability, it is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, still more preferably less than 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water. It can be even more preferably 8 parts by mass or less, even more preferably 5 parts by mass or less, and most preferably 3 parts by mass or less.
上記コーティング液において、第2セラミックス繊維の含有量は、第1セラミックス繊維の含有量よりも少ない構成とされているとよい。この構成によれば、金属部材に対する塗布性の向上効果を確実なものとすることができる。また、上記構成によれば、上記コーティング液の過度な粘性増加を引き起こすことなく、塗布に適した流動性も確保しやすい。また、上記構成によれば、塗布膜の表面に突出する第2セラミックス繊維が少なくなるので、表面凹凸が抑制された塗布膜の形成に有利である。なお、上記構成は、水に対する第2セラミックス繊維の含有量を、水に対する第1セラミックス繊維の含有量よりも少なくすることで実現することができる。 In the coating liquid, the content of the second ceramic fiber may be smaller than the content of the first ceramic fiber. According to this configuration, the effect of improving the coatability on the metal member can be ensured. Further, according to the above configuration, it is easy to secure fluidity suitable for coating without causing an excessive increase in viscosity of the coating liquid. Further, according to the above configuration, the number of the second ceramic fibers protruding on the surface of the coating film is reduced, which is advantageous for forming the coating film in which the surface unevenness is suppressed. The above configuration can be realized by reducing the content of the second ceramic fiber with respect to water to be smaller than the content of the first ceramic fiber with respect to water.
上記コーティング液は、さらに、膨潤性粘土鉱物を含むことができる。この構成によれば、コーティング液における各成分の分散性を向上させることができる。また、この構成によれば、塗布膜、コーティング層の無機部材に対する密着性を向上させることができる。 The coating liquid can further contain a swellable clay mineral. According to this configuration, the dispersibility of each component in the coating liquid can be improved. Further, according to this configuration, the adhesion of the coating film and the coating layer to the inorganic member can be improved.
膨潤性粘土鉱物としては、例えば、スメクタイト、カオリナイト、ハロイサイト、雲母、バーミキュライト、緑泥石、イモゴライト、アロフェン、セピオライト、バリギルスカイト、ギブサイトなどを例示することができる。これらは1種又は2種以上含まれていてもよい。 Examples of the swelling clay mineral include smectite, kaolinite, halloysite, mica, vermiculite, chlorite, imogolite, allophane, sepiolite, varigylskite, and gibbsite. These may be contained alone or in combination of two or more.
上記コーティング液が膨潤性粘土鉱物を含む場合、膨潤性粘土鉱物の含有量は、水100質量部に対して、4質量部以下とすることができる。この構成によれば、コーティング液のゲル化を抑制しつつ、塗布膜、コーティング層の無機部材に対する密着性を向上させることができる。 When the coating liquid contains a swellable clay mineral, the content of the swellable clay mineral can be 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water. According to this configuration, it is possible to improve the adhesion of the coating film and the coating layer to the inorganic member while suppressing the gelation of the coating liquid.
上記コーティング液において、膨潤性粘土鉱物の含有量は、上記効果を確実なものとするなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、3.5質量部以下、より好ましくは、3質量部以下、さらに好ましくは、2.5質量部以下とすることができる。また、膨潤性粘土鉱物の含有量は、膨潤性粘土鉱物の添加による効果を確実なものとする、コーティング液における各成分の分散性向上、コーティング層の無機部材に対する密着性向上などの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、0.1質量部以上、より好ましくは、0.15質量部以上、さらに好ましくは、0.2質量部以上とすることができる。 In the coating liquid, the content of the swellable clay mineral is preferably 3.5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, from the viewpoint of ensuring the above effect. It can be less than or equal to parts by mass, more preferably less than or equal to 2.5 parts by mass. In addition, the content of the swellable clay mineral ensures the effect of the addition of the swellable clay mineral, improves the dispersibility of each component in the coating liquid, and improves the adhesion of the coating layer to the inorganic member. It can be preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.15 part by mass or more, and further preferably 0.2 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of water.
上記コーティング液は、上記成分以外にも、例えば、耐熱性を有する各種の球状粒子を1種又は2種以上含有することができる。この構成によれば、無機部材の熱に由来するコーティング層の劣化抑制に有利となる。球状粒子を構成する材質としては、各種のセラミックスなどを用いることができる。球状粒子を構成する材質としては、具体的には、例えば、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)、ムライト(Al6O13Si2)、炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭化ケイ素アルミニウム(Al4SiC4)、チタニア(TiO2)、チタン酸アルミニウム(Al2TiO5)、クロミア(Cr2O3)、イットリア(Y2O3)、ジルコニア(ZrO2)、ジルコン(ZrSiO4)、酸化ランタン(La2O3)、セリア(CeO2)、窒化ホウ素(BN)などを例示することができる。なお、アルカリ土類金属酸化物は、上記コーティング液をゲル化させる傾向があるため、球状粒子を構成する材質としては好ましくない。また、球状粒子のメジアン径は、上記コーティング液における分散性の確保、塗布膜の表面凹凸の抑制に有利であるなどの観点から、60μm以下とされることが好ましい。なお、メジアン径は、レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置にて測定される、体積基準の累積度数分布が50%を示すときの粒子径(直径)である。 In addition to the above components, the coating liquid may contain, for example, one or more of various heat-resistant spherical particles. According to this configuration, it is advantageous to suppress deterioration of the coating layer due to the heat of the inorganic member. Various ceramics and the like can be used as the material constituting the spherical particles. Specific examples of the materials constituting the spherical particles include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), mullite (Al 6 O 13 Si 2 ), silicon carbide (SiC), and silicon nitride (Si). 3 N 4 ), Aluminum Silicon Carbide (Al 4 SiC 4 ), Titania (TIO 2 ), Aluminum Titanium (Al 2 TIO 5 ), Chromia (Cr 2 O 3 ), Itria (Y 2 O 3 ), Zirconia (ZrO) 2), zircon (ZrSiO 4), lanthanum oxide (La 2 O 3), ceria (CeO 2), and the like can be exemplified boron nitride (BN). Since the alkaline earth metal oxide tends to gel the coating liquid, it is not preferable as a material constituting the spherical particles. Further, the median diameter of the spherical particles is preferably 60 μm or less from the viewpoint of ensuring dispersibility in the coating liquid and suppressing surface irregularities of the coating film. The median diameter is the particle diameter (diameter) when the volume-based cumulative frequency distribution is 50%, which is measured by a laser diffraction / scattering type particle diameter distribution measuring device.
上記コーティング液において、球状粒子の含有量は、コーティング層の緻密性向上などの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、10質量部以上、より好ましくは、15質量部以上、さらに好ましくは、20質量部以上とすることができる。球状粒子の含有量は、球状粒子によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる、コーティング液の粘性増大を抑制しやすくなり、塗布性を向上させやすくなるなどの観点から、水100質量部に対して、好ましくは、290質量部以下、より好ましくは、275質量部以下、さらに好ましくは、250質量部以下、さらにより好ましくは、200質量部以下とすることができる。但し、第1セラミック繊維及び球状粒子の合計量が、水100質量部に対して300質量部を超える場合、コーティング液の粘性が増大し、塗布性の低下や、塗布膜の表面凹凸を生成するおそれがある。そのため、第1セラミック繊維及び球状粒子の合計量は、水100質量部に対して300質量部以下とすることが好ましい。 In the above coating liquid, the content of spherical particles is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 15 parts by mass or more, still more preferably 15 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint of improving the denseness of the coating layer. Can be 20 parts by mass or more. The content of the spherical particles suppresses the formation of surface irregularities on the surface of the coating film due to the spherical particles, facilitates the formation of a coating film having suppressed surface irregularities, and facilitates the suppression of an increase in the viscosity of the coating liquid. From the viewpoint of facilitating improvement of coatability, the amount is preferably 290 parts by mass or less, more preferably 275 parts by mass or less, still more preferably 250 parts by mass or less, still more preferably, with respect to 100 parts by mass of water. Can be 200 parts by mass or less. However, when the total amount of the first ceramic fiber and the spherical particles exceeds 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, the viscosity of the coating liquid increases, the coatability deteriorates, and the surface unevenness of the coating film is generated. There is a risk. Therefore, the total amount of the first ceramic fiber and the spherical particles is preferably 300 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water.
上記コーティング液は、塗布性や保存性、耐ひび割れ性などを損なわない範囲であれば、上記成分以外にも、有機物成分などを含有していてもよい。上記コーティング液に含まれうる有機物成分としては、例えば、界面活性剤、着色剤、防腐剤、増粘剤などを例示することができる。これらは1種又は2種以上含まれていてもよい。 The coating liquid may contain an organic component or the like in addition to the above components as long as the coating property, storage stability, crack resistance and the like are not impaired. Examples of the organic component that can be contained in the coating liquid include surfactants, colorants, preservatives, thickeners and the like. These may be contained alone or in combination of two or more.
上記コーティング液は、無機部材に塗布されるものである。無機部材としては、金属部材、セラミックス部材などが挙げられる。金属部材を構成する金属(合金含む)としては、具体的には、鋳鉄、鋼、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、真鍮などを例示することができる。また、セラミックス部材としては、耐火物(セラミックスファイバー成形体、JIS R2611に記載される耐熱耐火レンガ、プラスチック耐火物、キャスタブル耐火物、耐火モルタル等)、炭化物や窒化物等の非酸化物成形体、グラファイト成形体などを例示することができる。もっとも、金属部材は、セラミックス部材に比べ、熱環境下での熱膨張が大きい。そのため、上記コーティング液が塗布される無機部材が金属部材である場合には、上述した作用効果を十分に発揮させることができる。また、無機部材は、上述した作用効果を十分に発揮させる観点から、熱環境下で使用されるものであることが好ましい。なお、熱環境下の温度としては、例えば、300℃以上とすることができる。これは、上記コーティング液による塗布膜は、300℃以上の温度で焼き付けされることで、無機部材、特に金属部材に対するコーティング層の密着性を確保しやすくなるからである。 The coating liquid is applied to an inorganic member. Examples of the inorganic member include a metal member and a ceramic member. Specific examples of the metal (including alloy) constituting the metal member include cast iron, steel, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, and brass. Examples of the ceramic member include refractory materials (ceramic fiber molded products, heat-resistant refractory bricks described in JIS R2611, plastic refractory materials, castable refractory materials, refractory mortars, etc.), non-oxide molded products such as carbides and nitrides. A graphite molded body and the like can be exemplified. However, the metal member has a larger thermal expansion in a thermal environment than the ceramic member. Therefore, when the inorganic member to which the coating liquid is applied is a metal member, the above-mentioned action and effect can be sufficiently exerted. Further, the inorganic member is preferably used in a thermal environment from the viewpoint of sufficiently exerting the above-mentioned action and effect. The temperature under the thermal environment can be, for example, 300 ° C. or higher. This is because the coating film made of the coating liquid is baked at a temperature of 300 ° C. or higher, which makes it easier to secure the adhesion of the coating film to the inorganic member, particularly the metal member.
なお、上記コーティング液は、後述するコーティング液用組成物、コーティング層で説明する記載を適宜参照して採用することができる。 In addition, the said coating liquid can be adopted by appropriately referring to the description described in the composition for coating liquid and the coating layer described later.
次に、上記コーティング液用組成物について説明する。上記コーティング液用組成物は、上記コーティング液の調製に好適に用いることができる組成物である。上記コーティング液用組成物は、具体的には、無機バインダー:10質量部以上、第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、第2セラミックス繊維:15質量部以下、必要に応じて添加される膨潤性粘土鉱物:4質量部以下を含有する構成とすることができる。なお、各成分の含有量の好ましい範囲は、上記コーティング液で示した範囲と同様(但し、「水100質量部に対して」の文言は不要である。)とすることができる。上記構成によれば、加水することで、上記コーティング液を容易に調製することができる。その他、上記コーティング液用組成物は、上記コーティング液で説明した記載、後述するコーティング層で説明する記載を適宜参照して採用することができる。 Next, the composition for the coating liquid will be described. The coating liquid composition is a composition that can be suitably used for preparing the coating liquid. Specifically, the composition for the coating liquid is added with an inorganic binder: 10 parts by mass or more, a first ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, and a second ceramic fiber: 15 parts by mass or less, if necessary. Swellable clay mineral to be formed: It can be configured to contain 4 parts by mass or less. The preferable range of the content of each component can be the same as the range shown in the above coating liquid (however, the wording "relative to 100 parts by mass of water" is unnecessary). According to the above configuration, the coating liquid can be easily prepared by adding water. In addition, the above-mentioned composition for a coating liquid can be adopted by appropriately referring to the description described in the above-mentioned coating liquid and the description described in the coating layer described later.
次に、上記コーティング層について説明する。上記コーティング層は、具体的には、上記コーティング液の説明で述べた無機部材の表面に形成されることができる。上記コーティング層は、例えば、無機部材の表面に、上記コーティング液を塗布し、塗布膜を乾燥させた後、必要に応じて焼き付けることなどによって形成することができる。なお、上記コーティング液の塗布方法としては、例えば、ディッピング、刷毛塗り、スプレー等の公知の塗布方法を適用することができる。また、予め行う焼き付け工程を省略し、実際の熱環境下での使用時に、塗布膜を無機部材に焼き付けてコーティング層とすることも可能である。また、無機部材が耐火物のようなセラミックス部材の場合には、上記コーティング液による塗布膜を、焼き付けすることなくそのままコーティング層とすることも可能である。もっとも、無機部材がセラミックス部材の場合でも、無機部材が金属部材の場合と同様に焼き付けを行うことで、コーティング層の密着性を確保しやすくなる。なお、焼き付けにより形成されたコーティング層は、焼き付け温度よりも低い温度での使用が可能である。 Next, the coating layer will be described. Specifically, the coating layer can be formed on the surface of the inorganic member described in the description of the coating liquid. The coating layer can be formed, for example, by applying the coating liquid to the surface of an inorganic member, drying the coating film, and then baking the coating film, if necessary. As a method for applying the coating liquid, for example, a known application method such as dipping, brush coating, or spraying can be applied. It is also possible to omit the baking step performed in advance and to bake the coating film onto the inorganic member to form a coating layer when used in an actual thermal environment. Further, when the inorganic member is a ceramic member such as a refractory material, the coating film formed by the coating liquid can be used as it is as a coating layer without being baked. However, even when the inorganic member is a ceramic member, it is easy to secure the adhesion of the coating layer by baking in the same manner as when the inorganic member is a metal member. The coating layer formed by baking can be used at a temperature lower than the baking temperature.
上記コーティング層は、例えば、鋳造分野、鍛造分野、熱処理・表面処理分野、炉を使用する種々の分野などで好適に使用することができる。 The coating layer can be suitably used in, for example, a casting field, a forging field, a heat treatment / surface treatment field, various fields in which a furnace is used, and the like.
具体的には、上記コーティング層は、鋳造分野において、次のように使用することができる。鋳造分野では、例えば、ラドル、保持槽、取鍋など、溶融金属に接触する金属部材がある。金属部材が溶融金属に接触すると、溶融金属と金属部材とが反応し、金属部材の溶損が生じる。とりわけ、金属部材が鋼やステンレス等の場合、溶融アルミニウムによる溶損が著しい。そのため、鋳造分野では、従来、金属製ラドル等の金属部材の表面を保護するため、金属部材の表面に酸化物粉末などからなるコーティング材をおしろいのように付着させているのが現状である。しかしながら、このようなコーティング材は、溶融金属の対流などによって簡単に脱落してしまう。また、ラドル等は、取扱い時に他の物にぶつけられることも多々あり、これによってもコーティング材が脱落しやすい。そのため、従来のコーティング材は、何度も塗り直す必要がある上、溶融金属による金属部材の溶損を抑制することが困難である。これに対して、上記コーティング層は、金属部材の表面に一旦形成した後は、高い耐ひび割れ性を発揮することができるので、上記コーティング液を何度も塗り直す必要がない。また、上記コーティング層は、溶融金属による金属部材の溶損を抑制することができるので、ラドル等、溶融金属に接触する金属部材の寿命を向上させることができる。 Specifically, the coating layer can be used in the casting field as follows. In the casting field, there are metal members that come into contact with molten metal, such as ladles, holding tanks, and ladle. When the metal member comes into contact with the molten metal, the molten metal reacts with the metal member, causing melting damage of the metal member. In particular, when the metal member is steel, stainless steel, or the like, melting damage due to molten aluminum is significant. Therefore, in the field of casting, in order to protect the surface of a metal member such as a metal ladle, the current situation is that a coating material made of oxide powder or the like is adhered to the surface of the metal member like a powder. However, such a coating material easily falls off due to convection of molten metal or the like. In addition, the ladle and the like are often hit by other objects during handling, which also makes it easy for the coating material to fall off. Therefore, the conventional coating material needs to be reapplied many times, and it is difficult to suppress the melting damage of the metal member due to the molten metal. On the other hand, once the coating layer is formed on the surface of the metal member, it can exhibit high crack resistance, so that it is not necessary to reapply the coating liquid many times. Further, since the coating layer can suppress the melting damage of the metal member due to the molten metal, the life of the metal member in contact with the molten metal such as a ruddle can be improved.
また他にも、鋳造分野では、炉内に金属部材を有する炉を使用して塩中子等が製造されている。この場合、炉内において、塩分と接触する金属部材は、錆により腐食する。そのため、このような炉では、一般的に、比較的耐食性が良いとされるステンレスのような金属部材が使用されている。しかしながら、熱及び塩分という金属にとって過酷な熱環境下では、ステンレスのような耐食性がある金属でも、劣化しやすい。これに対して、上記コーティング層は、熱環境下での塩分に対する耐食性に優れることから、熱環境下で塩分と接触する金属部材の寿命を向上させることができる。 In addition, in the casting field, salt cores and the like are manufactured using a furnace having a metal member in the furnace. In this case, in the furnace, the metal member that comes into contact with the salt is corroded by rust. Therefore, in such a furnace, a metal member such as stainless steel, which is generally considered to have relatively good corrosion resistance, is used. However, in a harsh thermal environment for metals such as heat and salt, even a corrosion-resistant metal such as stainless steel tends to deteriorate. On the other hand, since the coating layer is excellent in corrosion resistance to salt in a thermal environment, it is possible to improve the life of the metal member that comes into contact with the salt in a thermal environment.
また、上記コーティング層は、鍛造分野において、次のように使用することができる。鍛造分野では、例えば、鍛造に使用される金型等の金属部材がある。上記コーティング層は、例えば、熱間鍛造等の鍛造時に金属同士が焼き付くのを抑制するため、金型等の表面に形成することができる。 Further, the coating layer can be used in the forging field as follows. In the forging field, for example, there are metal members such as dies used for forging. The coating layer can be formed on the surface of a die or the like in order to prevent the metals from seizing with each other during forging such as hot forging.
また、上記コーティング層は、熱処理・表面処理分野において、次のように使用することができる。熱処理・表面処理分野では、例えば、ソルトバス(塩浴)処理時における処理槽に金属部材が使用される。この場合も、上述したように、金属部材は、熱環境下で溶融塩と接触することになる。上記コーティング層は、熱環境下での溶融塩に対する耐食性に優れることから、ソルトバス処理槽に用いられる金属部材の表面に形成することができる。これにより、熱環境下で溶融塩と接触する金属部材の寿命を向上させることができる。 Further, the coating layer can be used as follows in the field of heat treatment / surface treatment. In the field of heat treatment and surface treatment, for example, a metal member is used in a treatment tank during salt bath treatment. Also in this case, as described above, the metal member comes into contact with the molten salt in a thermal environment. Since the coating layer is excellent in corrosion resistance to molten salt in a thermal environment, it can be formed on the surface of a metal member used in a salt bath treatment tank. This makes it possible to improve the life of the metal member that comes into contact with the molten salt in a thermal environment.
また、上記コーティング層は、炉を使用する種々の分野において、次のように使用することができる。例えば、炉内部において金属部材がむき出し状態であると、高温酸化性雰囲気により、金属部材が酸化しやすい。また、場合によっては、塩素系ガスやフッ素系ガス等のClやF等を含む化合物ガスを含んだ高温雰囲気下で金属部材が使用されることもある。このような場合にも、雰囲気ガスによって金属部材が劣化しやすい。上記コーティング層は、熱環境下における金属部材の酸化や雰囲気ガスによる劣化を抑制することができる。 In addition, the coating layer can be used as follows in various fields in which a furnace is used. For example, if the metal member is exposed inside the furnace, the metal member is likely to be oxidized due to the high temperature oxidizing atmosphere. Further, depending on the case, the metal member may be used in a high temperature atmosphere containing a compound gas containing Cl, F, etc. such as a chlorine-based gas or a fluorine-based gas. Even in such a case, the metal member is likely to be deteriorated by the atmospheric gas. The coating layer can suppress oxidation of metal members and deterioration due to atmospheric gas in a thermal environment.
このように、上記コーティング層は、溶融金属に接触する金属部材、熱環境下で塩分もしくは溶融塩と接触する金属部材、熱環境下で金属と接触する金属部材、又は熱環境下で酸化性雰囲気や化合物ガスを含む雰囲気に曝される金属部材の表面に形成されることにより、熱環境下で使用される金属部材の耐食性を向上させることができる。なお、セラミックスは、一般に、耐食性に優れるが、上述した影響により、少なからず腐食が生じる。上記コーティング層は、セラミックス部材に比べて耐食性の劣る金属部材に用いても耐食性を向上させることができるため、セラミックス部材に用いても、当然に高い保護効果を発揮することができる。また、上記コーティング層を、耐火物等のセラミックス部材に適用した場合には、セラミックス部材の熱収縮を抑制することもできる。 As described above, the coating layer is a metal member in contact with molten metal, a metal member in contact with salt or molten salt in a thermal environment, a metal member in contact with metal in a thermal environment, or an oxidizing atmosphere in a thermal environment. By forming on the surface of a metal member exposed to an atmosphere containing a compound gas or a compound gas, the corrosion resistance of the metal member used in a thermal environment can be improved. Ceramics are generally excellent in corrosion resistance, but due to the above-mentioned effects, corrosion occurs to some extent. Since the coating layer can improve the corrosion resistance even when used for a metal member whose corrosion resistance is inferior to that of the ceramic member, it can naturally exhibit a high protective effect even when used for the ceramic member. Further, when the coating layer is applied to a ceramic member such as a refractory material, heat shrinkage of the ceramic member can be suppressed.
上記コーティング層の厚みは、無機部材の保護効果を確実なものとするなどの観点から、好ましくは、0.1mm以上、より好ましくは、0.2mm以上、さらに好ましくは、0.3mm以上とすることができる。また、上記コーティング層の厚みは、急加熱、急冷によるひび割れを抑制などの観点から、好ましくは、2mm以下、より好ましくは、1.5mm以下、さらに好ましくは、1mm以下とすることができる。 The thickness of the coating layer is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, still more preferably 0.3 mm or more, from the viewpoint of ensuring the protective effect of the inorganic member. be able to. The thickness of the coating layer can be preferably 2 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, still more preferably 1 mm or less, from the viewpoint of suppressing cracks due to rapid heating and rapid cooling.
上記コーティング層は、具体的には、無機バインダー:10質量部以上、第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、第2セラミックス繊維:15質量部以下、必要に応じて添加される膨潤性粘土鉱物:4質量部以下を含有する構成とすることができる。なお、各成分の含有量の好ましい範囲は、上記コーティング液で示した範囲と同様(但し、「水100質量部に対して」の文言は不要である。)とすることができる。また、上記構成を有するコーティング層は、上述した配合に調整された上記コーティング液を無機部材の表面に塗布し、塗布膜を乾燥させる、あるいは、当該塗布膜をさらに焼き付けることなどによって形成することができる。その他、上記コーティング層は、上記コーティング液、上記コーティング液用組成物で説明した記載を適宜参照して採用することができる。 Specifically, the coating layer has an inorganic binder: 10 parts by mass or more, a first ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, a second ceramic fiber: 15 parts by mass or less, and swelling added as needed. Sexual clay mineral: It can be configured to contain 4 parts by mass or less. The preferable range of the content of each component can be the same as the range shown in the above coating liquid (however, the wording "relative to 100 parts by mass of water" is unnecessary). Further, the coating layer having the above structure can be formed by applying the coating liquid adjusted to the above-mentioned composition to the surface of the inorganic member and drying the coating film, or by further baking the coating film. can. In addition, the coating layer can be adopted by appropriately referring to the description described in the coating liquid and the composition for the coating liquid.
以下、上記コーティング液、上記コーティング液用組成物及び上記コーティング層を、実施例を用いてより具体的に説明する。 Hereinafter, the coating liquid, the composition for the coating liquid, and the coating layer will be described more specifically with reference to Examples.
(実施例1)
<原料準備>
・無機バインダー(コロイダルシリカ)(日揮触媒株式会社製、「Cataloid SI−40」)
・膨潤性粘土鉱物(スメクタイト)(クニミネ工業株式会社製、「クニピアF」)
・セラミックス繊維
粉砕メディアとしてアルミナボールが入ったボールミルに、原料のアルミナファイバー(株式会社ITM製、「FMXバルクファイバー」)を入れ、乾式粉砕法により粉砕した。この際、粉砕時間を調整することにより、以下の平均繊維長及び平均繊維径を有するセラミックス繊維を作製した。
−第1セラミックス繊維−
平均繊維長10μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
平均繊維長15μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
平均繊維長45μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
平均繊維長60μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
−第2セラミックス繊維−
平均繊維長120μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
平均繊維長170μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
平均繊維長500μm、平均繊維径5μmのアルミナファイバー
・球状粒子
アルミナ粒子(メジアン径1.8μm)(昭和電工株式会社製、「A−172」)
アルミナ粒子(メジアン径0.55μm)(昭和電工株式会社製、「AL−160SG−4」)
アルミナ粒子(メジアン径3.8μm)(住友化学株式会社製、「AM−21」)
アルミナ粒子(メジアン径50μm)(住友化学株式会社製、「A−21」)
ムライト粒子(メジアン径60μm以下)(丸ス釉薬合資会社製、「FCM−4」)
チタン酸アルミニウム粒子(メジアン径60μm以下)(丸ス釉薬合資会社製、「TM−19」)
ジルコン粒子(メジアン径60μm以下)(丸ス釉薬合資会社製、「SCZ−101」)
その他の粒子(メジアン径60μm以下)(一般試薬)
シリカ粒子、ムライト粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、炭化ケイ素アルミニウム粒子、チタニア粒子、チタン酸アルミニウム粒子、クロミア粒子、イットリア粒子、ジルコニア粒子、ジルコン粒子、酸化ランタン粒子、セリア粒子
(Example 1)
<Preparation of raw materials>
-Inorganic binder (coloidal silica) (manufactured by JGC Catalysts and Chemicals, "Cataloid SI-40")
・ Swellable clay mineral (Smectite) (manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd., "Kunipia F")
-Ceramic fiber Alumina fiber ("FMX bulk fiber" manufactured by ITM Co., Ltd.) as a raw material was put into a ball mill containing alumina balls as a crushing medium, and crushed by a dry crushing method. At this time, by adjusting the crushing time, ceramic fibers having the following average fiber length and average fiber diameter were produced.
-First ceramic fiber-
Alumina fiber with an average fiber length of 10 μm and an average fiber diameter of 5 μm Alumina fiber with an average fiber diameter of 15 μm, an alumina fiber with an average fiber diameter of 5 μm, an alumina fiber with an average fiber diameter of 5 μm, and an alumina fiber with an average fiber diameter of 5 μm. 2 Ceramic fiber-
Alumina fiber with an average fiber length of 120 μm and an average fiber diameter of 5 μm Alumina fiber with an average fiber diameter of 170 μm, an alumina fiber with an average fiber diameter of 5 μm Denko Co., Ltd., "A-172")
Alumina particles (median diameter 0.55 μm) (Showa Denko KK, “AL-160SG-4”)
Alumina particles (median diameter 3.8 μm) (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., “AM-21”)
Alumina particles (median diameter 50 μm) (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., “A-21”)
Mullite particles (median diameter 60 μm or less) (Marusu Glazed Joint Stock Co., Ltd., “FCM-4”)
Aluminum titanate particles (median diameter 60 μm or less) (Marusu Glazed Joint Stock Co., Ltd., “TM-19”)
Zircon particles (median diameter 60 μm or less) (Marusu Glazed Joint Stock Co., Ltd., “SCZ-101”)
Other particles (median diameter 60 μm or less) (general reagent)
Silica particles, mulite particles, silicon carbide particles, silicon nitride particles, silicon carbide particles, titania particles, aluminum titanate particles, chromia particles, ittoria particles, zirconia particles, zircon particles, lanthanum oxide particles, ceria particles.
<コーティング液の作製>
水100質量部を撹拌しながら、表1〜表8に示した配合割合で膨潤性粘土鉱物を加え、膨潤性粘土鉱物を水に分散させた(但し、試料16は、膨潤性粘土鉱物を添加していない。)。次いで、この分散液を撹拌しながら、表1〜表8に示した配合割合で、無機バインダー、所定のセラミックス繊維、必要に応じて所定の球状粒子を順次加え、十分に分散させた。これにより、表1〜表8に示される各試料のコーティング液を得た。
<Preparation of coating liquid>
The swellable clay mineral was added at the blending ratios shown in Tables 1 to 8 while stirring 100 parts by mass of water, and the swellable clay mineral was dispersed in water (however, in the sample 16, the swellable clay mineral was added. Not done.). Next, while stirring the dispersion, an inorganic binder, predetermined ceramic fibers, and if necessary, predetermined spherical particles were sequentially added at the blending ratios shown in Tables 1 to 8 to sufficiently disperse the dispersion. As a result, the coating liquids for each sample shown in Tables 1 to 8 were obtained.
<塗布性>
表面粗さRaが0.02〜0.07μm程度の2cm×5cmのステンレス板(SUS304)を準備した。次いで、ステンレス板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。コーティング液を塗り直しすることなく又は数回程度の塗り直しで塗布可能であった場合を「◎」、コーティング液の塗り直しが10回程度必要であったが、塗布可能であった場合を「○」、時間をかけなければ塗布できない、又は、特殊な塗布方法(ステンレス板を加熱して瞬時に水分を蒸発させながら塗布する等)が必要である場合を「×」、粘度が高く、塗布が困難であった場合を「−」とした。
<Applicability>
A 2 cm × 5 cm stainless steel plate (SUS304) having a surface roughness Ra of about 0.02 to 0.07 μm was prepared. Next, the coating liquid was applied onto the flat surface of the stainless steel plate using a brush. "◎" indicates that the coating liquid can be applied without recoating or after reapplying several times, and "◎" indicates that the coating liquid needs to be reapplied about 10 times, but the coating liquid can be reapplied. ○ ”, if it cannot be applied without taking time, or if a special application method (such as heating a stainless steel plate and applying it while evaporating water instantly) is required,“ × ”, high viscosity, application When it was difficult, it was set as "-".
<加温による塗布膜乾燥時の耐ひび割れ性−金属板の平面部に塗布膜形成−>
表面粗さRaが0.02〜0.07μm程度の2cm×5cmの金属板(ステンレス板:SUS304、銅板、アルミニウム板)を準備した。次いで、金属板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜(膜厚0.1〜0.5mm)を110℃で1時間乾燥させ、加温乾燥後の塗布膜におけるひび割れの状況を目視にて確認した。塗布膜にひび割れがなかった場合を「○」、塗布膜にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、塗布膜の剥がれが見られた場合を「×」とした。
<Crack resistance when the coating film is dried by heating-Forming the coating film on the flat surface of the metal plate->
A 2 cm × 5 cm metal plate (stainless steel plate: SUS304, copper plate, aluminum plate) having a surface roughness Ra of about 0.02 to 0.07 μm was prepared. Next, the coating liquid was applied onto the flat surface of the metal plate using a brush. Next, the coating film (thickness 0.1 to 0.5 mm) was dried at 110 ° C. for 1 hour, and the state of cracks in the coating film after heating and drying was visually confirmed. If there were no cracks in the coating film, it was marked as "○", if some cracks were found in the coating film, it was marked as "△", and if the cracking progressed significantly and the coating film was peeled off, it was marked as "×". ..
<加温による塗布膜乾燥時の耐ひび割れ性−金属角棒の角部に塗布膜形成−>
0.1R程度の角部を有するステンレス角棒(SUS302)を準備した。次いで、ステンレス角棒の角部を含む表面に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜(膜厚0.1〜0.5mm)を110℃で1時間乾燥させ、加温乾燥後の塗布膜におけるひび割れの状況を目視にて確認した。角部における塗布膜にひび割れがなかった場合を「○」、角部における塗布膜に一部剥がれが確認された場合を「△」、角部全体に塗布膜の剥がれが見られた場合を「×」とした。
<Crack resistance when the coating film is dried by heating-Formation of the coating film on the corners of metal square bars->
A stainless steel square bar (SUS302) having a corner portion of about 0.1R was prepared. Next, the coating liquid was applied to the surface including the corners of the stainless steel square bar using a brush. Next, the coating film (thickness 0.1 to 0.5 mm) was dried at 110 ° C. for 1 hour, and the state of cracks in the coating film after heating and drying was visually confirmed. "○" when the coating film at the corners was not cracked, "△" when the coating film at the corners was partially peeled off, and "△" when the coating film was peeled off at the entire corners. × ”.
<強制加熱による塗布膜乾燥時の耐ひび割れ性−金属板の平面部に塗布膜形成−>
表面粗さRaが0.02〜0.07μm程度の2cm×5cmのステンレス板(SUS304)を準備した。次いで、ステンレス板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜(膜厚0.1〜0.5mm)を1200℃のバーナー火炎で炙ることで強制的に乾燥させ、バーナー乾燥後の塗布膜におけるひび割れの状況を目視にて確認した。塗布膜にひび割れがなかった場合を「○」、塗布膜にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、塗布膜の剥がれが見られた場合を「×」とした。
<Crack resistance when the coating film is dried by forced heating-Forming the coating film on the flat surface of the metal plate->
A 2 cm × 5 cm stainless steel plate (SUS304) having a surface roughness Ra of about 0.02 to 0.07 μm was prepared. Next, the coating liquid was applied onto the flat surface of the stainless steel plate using a brush. Next, the coating film (thickness 0.1 to 0.5 mm) was forcibly dried by burning with a burner flame at 1200 ° C., and the state of cracks in the coating film after the burner was dried was visually confirmed. If there were no cracks in the coating film, it was marked as "○", if some cracks were found in the coating film, it was marked as "△", and if the cracking progressed significantly and the coating film was peeled off, it was marked as "×". ..
<塗布膜の表面凹凸−金属板の平面部に塗布膜形成−>
表面粗さRaが0.02〜0.07μm程度の2cm×5cmの金属板(ステンレス板:SUS304、銅板、アルミニウム板)を準備した。次いで、金属板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜(膜厚0.1〜0.5mm)を100℃で1時間乾燥させた。乾燥後の塗布膜表面の凹凸状況を目視にて観察した。塗布膜の表面全体が滑らかであり、目立った凹凸が見られなかった場合を「○」、塗布膜の表面の一部に凹凸が見られた場合を「△」、塗布膜の表面全体に凹凸が見られた場合を「×」とした。
<Surface unevenness of the coating film-Formation of the coating film on the flat surface of the metal plate->
A 2 cm × 5 cm metal plate (stainless steel plate: SUS304, copper plate, aluminum plate) having a surface roughness Ra of about 0.02 to 0.07 μm was prepared. Next, the coating liquid was applied onto the flat surface of the metal plate using a brush. Then, the coating film (thickness 0.1 to 0.5 mm) was dried at 100 ° C. for 1 hour. The unevenness of the surface of the coating film after drying was visually observed. "○" when the entire surface of the coating film is smooth and no noticeable unevenness is seen, "△" when unevenness is seen on a part of the surface of the coating film, unevenness on the entire surface of the coating film The case where was seen was regarded as "x".
<塗布膜の焼き付け時の耐ひび割れ性−金属板の平面部に塗布膜形成−>
表面粗さRaが0.02〜0.07μm程度の2cm×5cmのステンレス板(SUS304)を準備した。次いで、ステンレス板の平面部上に、刷毛を用いてコーティング液を塗布した。次いで、塗布膜(膜厚0.1〜0.5mm)を110℃で1時間乾燥させた。次いで、塗布膜を600℃で1時間加熱し、ステンレス板の表面に塗布膜を焼き付け、コーティング層(膜厚0.1〜0.5mm)を形成した。そして、コーティング層におけるひび割れの状況を目視にて確認した。コーティング層にひび割れがなかった場合を「○」、コーティング層にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、コーティング層の剥がれが見られた場合を「×」とした。
<Crack resistance during baking of the coating film-Forming the coating film on the flat surface of the metal plate->
A 2 cm × 5 cm stainless steel plate (SUS304) having a surface roughness Ra of about 0.02 to 0.07 μm was prepared. Next, the coating liquid was applied onto the flat surface of the stainless steel plate using a brush. Then, the coating film (thickness 0.1 to 0.5 mm) was dried at 110 ° C. for 1 hour. Next, the coating film was heated at 600 ° C. for 1 hour, and the coating film was baked on the surface of the stainless steel plate to form a coating layer (thickness 0.1 to 0.5 mm). Then, the state of cracks in the coating layer was visually confirmed. If there were no cracks in the coating layer, it was marked as "○", if some cracks were found in the coating layer, it was marked as "△", and if the cracks progressed significantly and the coating layer was peeled off, it was marked as "x". ..
<コーティング層の急加熱・急冷時の耐ひび割れ性−金属板の平面部にコーティング層形成−>
上記と同様にして、ステンレス板の平面部上にコーティング層(膜厚0.1〜0.5mm)を形成した。次いで、この試験体を、1000℃に調温した炉に直接入れ、20分後に取り出して空冷した。その後、コーティング層における急加熱・急冷によるひび割れ性の状況を目視にて確認した。コーティング層にひび割れがなかった場合を「○」、コーティング層にひび割れが一部確認された場合を「△」、ひび割れの進行が大きく、コーティング層の剥がれが見られた場合を「×」とした。
<Crack resistance of the coating layer during rapid heating and cooling-Forming a coating layer on the flat surface of the metal plate->
In the same manner as described above, a coating layer (thickness 0.1 to 0.5 mm) was formed on the flat surface portion of the stainless steel plate. Next, the test piece was placed directly in a furnace whose temperature was adjusted to 1000 ° C., and after 20 minutes, it was taken out and air-cooled. After that, the state of cracking property of the coating layer due to rapid heating / cooling was visually confirmed. If there were no cracks in the coating layer, it was marked as "○", if some cracks were found in the coating layer, it was marked as "△", and if the cracks progressed significantly and the coating layer was peeled off, it was marked as "x". ..
<コーティング層の鉛筆硬度−金属板の平面部にコーティング層形成−>
上記と同様にして、ステンレス板の平面部上にコーティング層(膜厚0.1〜0.5mm)を形成した。次いで、鉛筆(B〜9H)を用いてコーティング層の表面を削り、鉛筆硬度によりコーティング層の密着性を調査した。具体的には、鉛筆でコーディング層の表面を削り、傷が発生した直前の硬度を測定した。
<Pencil hardness of coating layer-Formation of coating layer on the flat surface of a metal plate->
In the same manner as described above, a coating layer (thickness 0.1 to 0.5 mm) was formed on the flat surface portion of the stainless steel plate. Next, the surface of the coating layer was scraped with a pencil (B-9H), and the adhesion of the coating layer was investigated by the pencil hardness. Specifically, the surface of the coding layer was scraped with a pencil, and the hardness immediately before the scratch was measured was measured.
表1〜表8に、各試料のコーティング液における各成分の配合割合、コーティング液及びコーティング層の評価結果をまとめて示す。なお、試料2については、コーティング液の塗布を5回繰り返し行うことにより、塗布膜の膜厚を1mm程度とした試料2−2を別途作製した。 Tables 1 to 8 summarize the mixing ratio of each component in the coating liquid of each sample, and the evaluation results of the coating liquid and the coating layer. As for the sample 2, the coating liquid was repeatedly applied 5 times to separately prepare a sample 2-2 having a coating film thickness of about 1 mm.
表1は、単一のセラミックス繊維を用いてコーティング液を作製した例を示したものである。表1によれば、次のことがわかる。平均繊維長が60μm以下である短繊維の第1セラミックス繊維を使用するだけでは、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することが困難であり、金属部材に対するコーティング液の塗布性も悪い。一方、平均繊維長が60μm超である長繊維の第2セラミックス繊維を使用することにより、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくなり、また、金属部材に対するコーティング液の塗布性も向上する。但し、平均繊維長が60μm超である長繊維の第2セラミックス繊維だけでは、塗布膜の表面に表面凹凸が生じやすい。なお、金属部材の平面部へコーティング層を形成した場合には、セラミックス繊維の平均繊維長に関わらず、急加熱、急冷によるコーティング層のひび割れを抑制することができる。このように、単一のセラミックス繊維を使用したコーティング液では、上述した課題を同時に解決することができない。また、表1に示されるように、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れ抑制効果は、セラミックス繊維の平均繊維長60μmを境にして生じている。この表1の結果から、平均繊維長60μm以下の短いセラミックス繊維と平均繊維長60μm超の長いセラミックス繊維とを組み合わることにより、上述した課題を同時に解決することができるとの知見が得られた。 Table 1 shows an example in which a coating liquid was prepared using a single ceramic fiber. According to Table 1, the following can be seen. It is difficult to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating only by using the first ceramic fiber, which is a short fiber having an average fiber length of 60 μm or less. The coatability of the coating liquid is also poor. On the other hand, by using a long second ceramic fiber having an average fiber length of more than 60 μm, it becomes easier to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating, and the metal member The applicability of the coating liquid to the coating liquid is also improved. However, only the second ceramic fiber, which is a long fiber having an average fiber length of more than 60 μm, tends to have surface irregularities on the surface of the coating film. When the coating layer is formed on the flat surface portion of the metal member, cracking of the coating layer due to rapid heating and quenching can be suppressed regardless of the average fiber length of the ceramic fibers. As described above, the coating liquid using a single ceramic fiber cannot solve the above-mentioned problems at the same time. Further, as shown in Table 1, the effect of suppressing cracks in the coating film at the corners of the metal member during drying by heating occurs with the average fiber length of the ceramic fibers as a boundary of 60 μm. From the results in Table 1, it was found that the above-mentioned problems can be solved at the same time by combining a short ceramic fiber having an average fiber length of 60 μm or less and a long ceramic fiber having an average fiber length of more than 60 μm. ..
表2は、短繊維の第1セラミックス繊維と長繊維の第2セラミックス繊維とを組み合わせることなくコーティング液を作製した例を示したものである。表2によれば、次のことがわかる。球状粒子を使用するだけでは、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することが困難であり、金属部材に対するコーティング液の塗布性も、球状粒子の含有量が少なくなると急激に悪くなる。球状粒子と長繊維の第2セラミックス繊維とを組み合わせた場合、コーティング液の塗布性を改善させることができたが、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することはやはり困難であった。また、短繊維の第1セラミックス繊維を使用するだけでは、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することは困難であり、金属部材に対するコーティング液の塗布性も悪化しやすかった。また、球状粒子と短繊維の第1セラミックス繊維とを組み合わせた場合、平面部におけるひび割れを抑制することができたが、角部での塗布膜のひび割れを抑制することはできなかった。このように、球状粒子のみ、球状粒子と長繊維の第2セラミックス繊維との組み合わせ、短繊維の第1セラミックス繊維のみ、球状粒子と短繊維の第1セラミックス繊維との組み合わせでは、上述した課題を同時に解決することができない。 Table 2 shows an example in which a coating liquid was produced without combining the first ceramic fiber of the short fiber and the second ceramic fiber of the long fiber. According to Table 2, the following can be seen. It is difficult to suppress cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating only by using spherical particles, and the coating property of the coating liquid on the metal member also has a high content of spherical particles. When it decreases, it deteriorates sharply. When the spherical particles and the long-fiber second ceramic fiber were combined, the coatability of the coating liquid could be improved, but the cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating was suppressed. That was still difficult. Further, it is difficult to suppress the cracking of the coating film at the corners of the metal member during drying by heating only by using the first ceramic fiber of the short fiber, and the coating property of the coating liquid on the metal member is also good. It was easy to get worse. Further, when the spherical particles and the first ceramic fiber of the short fiber were combined, the cracking in the flat surface portion could be suppressed, but the cracking of the coating film in the corner portion could not be suppressed. As described above, the above-mentioned problems are solved in the combination of only the spherical particles, the combination of the spherical particles and the second ceramic fiber of the long fiber, the combination of only the first ceramic fiber of the short fiber, and the combination of the spherical particle and the first ceramic fiber of the short fiber. It cannot be solved at the same time.
表3は、短繊維の第1セラミックス繊維と長繊維の第2セラミックス繊維とを組み合わせてコーティング液を作製した例を示したものである。表3によれば、次のことがわかる。短繊維の第1セラミックス繊維と長繊維の第2セラミックス繊維とを併用することで、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成することでき、加温による乾燥時に金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制することができ、形成されたコーティング層の急加熱、急冷によるひび割れを抑制することができることが確認された。また、短繊維の第1セラミックス繊維及び長繊維の第2セラミックス繊維の平均繊維長は、60μmを境にして、互いにより離れていた方が、効果が得られやすいこともわかる。また他にも、長繊維の第2セラミックス繊維を加えた場合に、第2セラミックス繊維の含有量を、第1セラミックス繊維の含有量よりも少なくすることで、金属部材に対する塗布性の向上効果を確実なものとすることができた。また、第1セラミックス繊維及び第2セラミックス繊維に加えて球状粒子を使用した場合でも、上述した効果が得られることが確認された。この場合、第1セラミックス繊維の含有量を、水100質量部に対して10質量部以上とすることで、コーティング液に球状粒子が添加された場合でも上述した作用効果を確保しやすかった。なお、コーティング液における第1セラミックス繊維の含有量が、水100質量部に対して300質量部を超えると、第1セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成される傾向が見られた。そのため、第1セラミックス繊維の含有量は、第1セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる観点から、300質量部以下とすることが好ましい。また、表3には掲載されていないが、コーティング液における第1セラミックス繊維及び球状粒子の合計含有量が、水100質量部に対して300質量部を超えると、球状粒子によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成される傾向が見られた。そのため、球状粒子の含有量は、球状粒子によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる観点から、290質量部以下とすることが好ましい。また、表3には掲載されていないが、塗布膜の膜厚を増加させた試料2−2は、塗布膜の膜厚の増加により、コーティング層の鉛筆硬度が2Hに低下したものの、各耐ひび割れ性を含めた他の特性については試料2と同様の結果が得られた。このことから、コーティング液を何度も塗り直しした場合でも、上述した課題を同時に解決することができるといえる。 Table 3 shows an example of producing a coating liquid by combining the first ceramic fiber of the short fiber and the second ceramic fiber of the long fiber. According to Table 3, the following can be seen. By using the short fiber 1st ceramic fiber and the long fiber 2nd ceramic fiber together, it is possible to form a coating film with suppressed surface irregularities, and the coating film at the corners of the metal member during drying by heating. It was confirmed that the cracking of the ceramic fiber could be suppressed, and the cracking due to rapid heating and quenching of the formed coating layer could be suppressed. It can also be seen that the effect can be easily obtained when the average fiber lengths of the first ceramic fiber of the short fiber and the second ceramic fiber of the long fiber are separated from each other with a boundary of 60 μm. In addition, when the second ceramic fiber, which is a long fiber, is added, the content of the second ceramic fiber is made smaller than the content of the first ceramic fiber, thereby improving the coatability on the metal member. I was able to make sure. Further, it was confirmed that the above-mentioned effect can be obtained even when spherical particles are used in addition to the first ceramic fiber and the second ceramic fiber. In this case, by setting the content of the first ceramic fiber to 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water, it was easy to secure the above-mentioned action and effect even when spherical particles were added to the coating liquid. When the content of the first ceramic fiber in the coating liquid exceeds 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, the surface unevenness tends to be formed on the surface of the coating film by the first ceramic fiber. Therefore, the content of the first ceramic fiber is 300 mass from the viewpoint of suppressing the formation of surface irregularities on the surface of the coating film by the first ceramic fibers and facilitating the formation of the coating film in which the surface irregularities are suppressed. It is preferable that the amount is less than or equal to the part. Further, although not shown in Table 3, when the total content of the first ceramic fiber and the spherical particles in the coating liquid exceeds 300 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, the spherical particles are applied to the surface of the coating film. There was a tendency for surface irregularities to be formed. Therefore, the content of the spherical particles is set to 290 parts by mass or less from the viewpoint of suppressing the formation of surface irregularities on the surface of the coating film by the spherical particles and facilitating the formation of the coating film in which the surface irregularities are suppressed. Is preferable. Although not shown in Table 3, Sample 2-2 in which the film thickness of the coating film was increased showed that the pencil hardness of the coating layer decreased to 2H due to the increase in the film thickness of the coating film, but each resistance was reduced. Similar results to Sample 2 were obtained for other properties including crackability. From this, it can be said that the above-mentioned problems can be solved at the same time even when the coating liquid is reapplied many times.
表4は、コーティング液における長繊維の第2セラミックス繊維の含有量を変化させた例を示したものである。表4によれば、次のことがわかる。コーティング液における第2セラミックス繊維の含有量が、水100質量部に対して15質量部を超えると、第2セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成される傾向が見られた。そのため、第2セラミックス繊維の含有量は、第2セラミックス繊維によって塗布膜の表面に表面凹凸が形成されるのを抑制し、表面凹凸が抑制された塗布膜を形成しやすくなる観点から、15質量部以下とすることが好ましい。また、0.1R程度の角部を有する金属部材の角部を含めてコーティング液を塗布する場合、第2セラミックス繊維の含有量を、水100質量部に対して0.15質量部以上とすることで、加温による乾燥時における金属部材の角部での塗布膜のひび割れ抑制を確実なものとしやすくなる。なお、金属部材が0.1Rよりも緩やかな角部を有する場合には、0.15質量部未満の添加量であっても、角部でのひび割れ抑制効果を発揮できるものと考えられる。 Table 4 shows an example in which the content of the second ceramic fiber of the long fiber in the coating liquid was changed. According to Table 4, the following can be seen. When the content of the second ceramic fiber in the coating liquid exceeds 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, the surface unevenness tends to be formed on the surface of the coating film by the second ceramic fiber. Therefore, the content of the second ceramic fiber is 15 mass from the viewpoint of suppressing the formation of surface irregularities on the surface of the coating film by the second ceramic fiber and facilitating the formation of the coating film in which the surface irregularities are suppressed. It is preferable that the amount is less than or equal to the part. When the coating liquid is applied including the corners of the metal member having corners of about 0.1R, the content of the second ceramic fiber is 0.15 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of water. This makes it easier to ensure that the coating film is prevented from cracking at the corners of the metal member during drying by heating. When the metal member has corners looser than 0.1R, it is considered that the effect of suppressing cracks at the corners can be exhibited even if the addition amount is less than 0.15 parts by mass.
表5は、コーティング液における膨潤性粘土鉱物の含有量を変化させた例を示したものである。表5によれば、次のことがわかる。コーティング液が膨潤性粘土鉱物を含む場合には、塗布膜、コーティング層の無機部材に対する密着性を向上させることができた。なお、表5には掲載されていないが、コーティング液における膨潤性粘土鉱物の含有量が、水100質量部に対して4質量部を超えると、コーティング液がゲル化し始める傾向が見られた。そのため、コーティング液における膨潤性粘土鉱物の含有量は、上記効果を確実なものとする観点から、水100質量部に対して3.5質量部以下とすることが好ましい。 Table 5 shows an example in which the content of the swellable clay mineral in the coating liquid was changed. According to Table 5, the following can be seen. When the coating liquid contained swellable clay minerals, the adhesion of the coating film and the coating layer to the inorganic member could be improved. Although not shown in Table 5, when the content of the swellable clay mineral in the coating liquid exceeds 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water, the coating liquid tends to start to gel. Therefore, the content of the swellable clay mineral in the coating liquid is preferably 3.5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of water from the viewpoint of ensuring the above effect.
表6は、コーティング液における球状粒子の粒径を変化させた例を示したものである。表6によれば、次のことがわかる。コーティング液に任意に添加可能な球状粒子は、メジアン径が60μm以下であれば、粒径を変化させた場合でも、特に大きな特性の変化は見られなかった。なお、表6には掲載されていないが、球状粒子のメジアン径が60μmを超えると、コーティング液の分散性が低下する傾向が見られた。また、塗布膜の平滑性を低下させるおそれも考えられる。そのため、球状粒子のメジアン径は、60μm以下とすることが好ましい。 Table 6 shows an example in which the particle size of the spherical particles in the coating liquid is changed. According to Table 6, the following can be seen. As long as the median diameter of the spherical particles that can be arbitrarily added to the coating liquid was 60 μm or less, no significant change in characteristics was observed even when the particle size was changed. Although not shown in Table 6, when the median diameter of the spherical particles exceeds 60 μm, the dispersibility of the coating liquid tends to decrease. It is also possible that the smoothness of the coating film may be reduced. Therefore, the median diameter of the spherical particles is preferably 60 μm or less.
表7及び表8は、コーティング液における球状粒子として、アルミナ粒子以外の他の粒子を添加した例を示したものである。表7及び表8に示されるように、コーティング液にいずれの球状粒子を添加した場合でも、特段、問題が生じることはなかった。 Tables 7 and 8 show examples in which particles other than alumina particles are added as spherical particles in the coating liquid. As shown in Tables 7 and 8, no particular problem occurred when any of the spherical particles was added to the coating liquid.
(実施例2)
上述した実施例1で調製した一部のコーティング液を用い、以下の確認試験を行った。
(Example 2)
The following confirmation test was performed using a part of the coating liquid prepared in Example 1 described above.
<溶融金属による金属部材の溶損抑制効果の確認>
試料2、試料6のコーティング液を棒鋼(円柱状)にそれぞれ塗布し、各塗布膜を乾燥後、600℃で焼き付け、各コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記棒鋼とを800℃の溶融アルミニウム(ADC12)に浸漬し、モーターの駆動力にて8時間撹拌した。次いで、溶融アルミニウムから上記試験体と上記棒鋼とを取り出した後、水酸化ナトリウム溶液を用いて、付着したアルミニウムを除去した。次いで、目視して、溶融アルミニウムによる溶損の有無を調査した。
<Confirmation of the effect of molten metal on suppressing melting damage of metal members>
The coating liquids of Sample 2 and Sample 6 were applied to steel bars (columnar), respectively, and each coating film was dried and then baked at 600 ° C. to obtain a test piece having each coating layer. Next, the test piece and the steel bar to which the coating liquid was not applied were immersed in molten aluminum (ADC12) at 800 ° C., and stirred with the driving force of a motor for 8 hours. Then, after taking out the test piece and the steel bar from the molten aluminum, the attached aluminum was removed using a sodium hydroxide solution. Then, visually, the presence or absence of melting damage due to molten aluminum was investigated.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった棒鋼には、溶損跡が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体の棒鋼には、溶損跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、溶融金属による金属部材の溶損抑制に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, melting marks were found on the steel bars that did not form the coating layer. On the other hand, no trace of erosion was observed on the steel bar of the test piece on which the coating layer was formed. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in suppressing the melting damage of the metal member due to the molten metal.
<溶融塩による金属部材の浸食抑制効果の確認(1)>
試料6のコーティング液をステンレス板(SUS304)に塗布し、塗布膜を乾燥後、塩化ナトリウム及び塩化バリウムの混合物を溶融させてなる溶融塩からの予熱を利用して塗布膜を焼き付け、コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記ステンレス板とを、上記溶融塩に1時間浸漬した。次いで、溶融塩から上記試験体と上記ステンレス板とを取り出した後、付着した溶融塩を除去した。次いで、目視にて、溶融塩による浸食の有無を調査した。
<Confirmation of the effect of molten salt on suppressing erosion of metal parts (1)>
The coating liquid of sample 6 is applied to a stainless steel plate (SUS304), the coating film is dried, and then the coating film is baked using preheating from a molten salt obtained by melting a mixture of sodium chloride and barium chloride to form a coating layer. A test piece having was obtained. Next, the test piece and the stainless steel plate to which the coating liquid was not applied were immersed in the molten salt for 1 hour. Then, after taking out the test piece and the stainless steel plate from the molten salt, the attached molten salt was removed. Then, the presence or absence of erosion by the molten salt was visually investigated.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかったステンレス板には、錆などの浸食跡が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体のステンレス板には、浸食跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、溶融塩による金属部材の浸食抑制に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, erosion marks such as rust were found on the stainless steel plate that did not form the coating layer. On the other hand, no erosion trace was observed on the stainless steel plate of the test piece on which the coating layer was formed. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in suppressing the erosion of the metal member by the molten salt.
<溶融塩による金属部材の浸食抑制効果の確認(2)>
試料6のコーティング液をステンレス板(SUS304)に塗布し、塗布膜を乾燥後、600℃で塗布膜を焼き付け、コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記ステンレス板との表面に、塩化ナトリウム及びフッ化ナトリウムを載せ、そのまま600℃で1時間加熱した。次いで、付着した塩を除去した。次いで、目視にて、溶融塩による浸食の有無を調査した。
<Confirmation of the effect of molten salt on suppressing erosion of metal parts (2)>
The coating liquid of Sample 6 was applied to a stainless steel plate (SUS304), the coating film was dried, and then the coating film was baked at 600 ° C. to obtain a test piece having a coating layer. Next, sodium chloride and sodium fluoride were placed on the surfaces of the test piece and the stainless steel plate to which the coating liquid was not applied, and the mixture was heated at 600 ° C. for 1 hour as it was. Then, the attached salt was removed. Then, the presence or absence of erosion by the molten salt was visually investigated.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかったステンレス板には、錆などの浸食跡が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体のステンレス板には、浸食跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、溶融塩による金属部材の浸食抑制に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, erosion marks such as rust were found on the stainless steel plate that did not form the coating layer. On the other hand, no erosion trace was observed on the stainless steel plate of the test piece on which the coating layer was formed. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in suppressing the erosion of the metal member by the molten salt.
<熱環境下での金属部材の酸化抑制効果の確認>
試料6のコーティング液を銅板に塗布し、塗布膜を乾燥させた。上記乾燥後、塗布膜を形成した銅板を、400℃で1時間加熱し、コーティング層を有する試験体を得た。次いで、上記試験体と、コーティング液が塗布されていない上記銅板とについて、酸化による重量変化を調査した。
<Confirmation of oxidation suppression effect of metal parts in thermal environment>
The coating liquid of Sample 6 was applied to the copper plate, and the coating film was dried. After the above drying, the copper plate on which the coating film was formed was heated at 400 ° C. for 1 hour to obtain a test piece having a coating layer. Next, the weight change due to oxidation was investigated for the test piece and the copper plate to which the coating liquid was not applied.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった銅板には、酸化による重量の増加が見られた。一方、コーティング層を形成した試験体の銅板には、酸化による重量の増加が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、熱環境下での金属部材の酸化抑制に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, an increase in weight due to oxidation was observed in the copper plate that did not form the coating layer. On the other hand, no increase in weight due to oxidation was observed in the copper plate of the test piece on which the coating layer was formed. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in suppressing oxidation of the metal member in a thermal environment.
<セラミックス部材の熱収縮抑制効果の確認(1)>
試料2のコーティング液を、リフラクトリーセラミックスファイバーからなる成形体(5cm×5cm×10cm)に塗布し、塗布膜を乾燥させた。次いで、塗布膜を形成した成形体を、1500℃で24時間焼成し、コーティング層を有する耐火物を得た。次いで、コーティング層を形成した耐火物と、コーティング層を形成しなかった耐火物とについて、焼成後、焼成前後の寸法から加熱線収縮率を算出し、熱収縮の状況を調査した。
<Confirmation of heat shrinkage suppression effect of ceramic members (1)>
The coating liquid of Sample 2 was applied to a molded product (5 cm × 5 cm × 10 cm) made of refractory ceramic fibers, and the coating film was dried. Next, the molded product on which the coating film was formed was fired at 1500 ° C. for 24 hours to obtain a refractory material having a coating layer. Next, for the refractory material on which the coating layer was formed and the refractory material on which the coating layer was not formed, the heating line shrinkage rate was calculated from the dimensions before and after firing, and the state of heat shrinkage was investigated.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった耐火物の加熱線収縮率は、5.4%であった。一方、コーティング層を形成した試験体の耐火物の加熱線収縮率は、1.9%であった。以上より、上記コーティング層は、セラミックス部材の熱収縮抑制に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, the heat ray shrinkage rate of the refractory material that did not form the coating layer was 5.4%. On the other hand, the heat ray shrinkage rate of the refractory material on which the coating layer was formed was 1.9%. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in suppressing heat shrinkage of the ceramic member.
<セラミックス部材の熱収縮抑制効果の確認(2)>
試料2のコーティング液を、生体溶解性ファイバーからなる成形体(5cm×5cm×10cm)に塗布し、塗布膜を乾燥させた。次いで、塗布膜を形成した成形体を、1100℃で24時間焼成し、コーティング層を有する耐火物を得た。次いで、コーティング層を形成した耐火物と、コーティング層を形成しなかった耐火物とについて、焼成後、焼成前後の寸法から加熱線収縮率を算出し、熱収縮の状況を調査した。
<Confirmation of heat shrinkage suppression effect of ceramic members (2)>
The coating solution of Sample 2 was applied to a molded product (5 cm × 5 cm × 10 cm) made of biosoluble fiber, and the coating film was dried. Next, the molded product on which the coating film was formed was fired at 1100 ° C. for 24 hours to obtain a refractory material having a coating layer. Next, for the refractory material on which the coating layer was formed and the refractory material on which the coating layer was not formed, the heating line shrinkage rate was calculated from the dimensions before and after firing, and the state of heat shrinkage was investigated.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった耐火物の加熱線収縮率は、2.8%であった。一方、コーティング層を形成した試験体の耐火物の加熱線収縮率は、1.8%であった。以上より、上記コーティング層は、セラミックス部材の熱収縮抑制に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, the heat ray shrinkage rate of the refractory material that did not form the coating layer was 2.8%. On the other hand, the heat ray shrinkage rate of the refractory of the test piece on which the coating layer was formed was 1.8%. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in suppressing heat shrinkage of the ceramic member.
<セラミックス部材の耐食性向上効果の確認>
試料2のコーティング液を、リフラクトリーセラミックスファイバーからなる成形体(10cm×10cm×2cm)に塗布し、塗布膜を乾燥させた。次いで、塗布膜を形成した成形体と、塗布膜が形成されていない成形体との表面に、金属スケール(FeO)を直径2〜3cmとなるように薄く広げて載せ、そのまま1400℃で3時間加熱した。次いで、コーティング層を形成した耐火物と、コーティング層を形成しなかった耐火物とについて、金属スケールによる浸食の有無を調査した。
<Confirmation of corrosion resistance improvement effect of ceramic members>
The coating liquid of Sample 2 was applied to a molded product (10 cm × 10 cm × 2 cm) made of refractory ceramic fibers, and the coating film was dried. Next, a metal scale (FeO) was spread thinly on the surface of the molded product on which the coating film was formed and the molded product on which the coating film was not formed so as to have a diameter of 2 to 3 cm, and placed as it was at 1400 ° C. for 3 hours. It was heated. Next, the presence or absence of erosion by the metal scale was investigated for the refractory on which the coating layer was formed and the refractory on which the coating layer was not formed.
上記調査の結果、コーティング層を形成しなかった耐火物には、金属スケールによる浸食跡が見られた。一方、コーティング層を形成した耐火物には、浸食跡が見られなかった。以上より、上記コーティング層は、セラミックス部材の耐食性向上に効果があることが確認された。 As a result of the above investigation, erosion marks due to the metal scale were observed in the refractory material that did not form the coating layer. On the other hand, no erosion trace was observed in the refractory material on which the coating layer was formed. From the above, it was confirmed that the coating layer is effective in improving the corrosion resistance of the ceramic member.
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
以下、参考形態の例を付記する。
項1.
無機部材に塗布するためのコーティング液であって、
水と、
無機バインダーと、
平均繊維長60μm以下の第1セラミックス繊維と、
平均繊維長60μm超の第2セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング液。
項2.
上記水:100質量部に対して、
上記無機バインダー:10質量部以上、
上記第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、
上記第2セラミックス繊維:15質量部以下、
を含有する、項1に記載のコーティング液。
項3.
さらに、膨潤性粘土鉱物を含む、項1又は項2に記載のコーティング液。
項4.
上記水:100質量部に対して、
上記膨潤性粘土鉱物:4質量部以下を含有する、項3に記載のコーティング液。
項5.
上記第1セラミックス繊維及び上記第2セラミックス繊維は、いずれも人造セラミックス繊維より構成されている、項1〜項4のいずれか1項に記載のコーティング液。
項6.
上記第1セラミックス繊維及び上記第2セラミックス繊維は、アルミナファイバー、リフラクトリーセラミックスファイバー、シリカファイバー、ジルコニアファイバー、及び、生体溶解性ファイバーからなる群より選択される1種又は2種以上より構成されている、項1〜項5のいずれか1項に記載のコーティング液。
項7.
上記無機部材は、金属部材である、項1〜項6のいずれか1項に記載のコーティング液。
項8.
無機部材に塗布するためのコーティング液に用いられるコーティング液用組成物であって、
無機バインダーと、
平均繊維長60μm以下の第1セラミックス繊維と、
平均繊維長60μm超の第2セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング液用組成物。
項9.
上記無機バインダー:10質量部以上、
上記第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、
上記第2セラミックス繊維:15質量部以下、
を含有する、項8に記載のコーティング液用組成物。
項10.
無機部材の表面に形成されており、
無機バインダーと、
平均繊維長60μm以下の第1セラミックス繊維と、
平均繊維長60μm超の第2セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング層。
項11.
上記無機バインダー:10質量部以上、
上記第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、
上記第2セラミックス繊維:15質量部以下、
を含有する、項10に記載のコーティング層。
項1〜項10において、
第1セラミックス繊維の平均繊維長の上限は、塗布膜の表面凹凸を抑制しやすくなるなどの観点から、好ましくは、50μm以下、より好ましくは、40μm以下、さらに好ましくは、30μm以下とすることができる。第1セラミックス繊維の平均繊維長の下限は、粉砕による繊維長の調整容易性、繊維形状の確保容易性、耐ひび割れ性向上などの観点から、例えば、6μm以上、好ましくは、7μm以上、より好ましくは、8μm以上とすることができる。一方、第2セラミックス繊維の平均繊維長の上限は、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、塗布膜表面の表面凹凸の抑制、原料となるセラミックス繊維の入手容易性、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくする、上記コーティング液の粘性の抑制などの観点から、例えば、2000μm以下、好ましくは、1000μm以下、より好ましくは、750μm以下、さらに好ましくは、500μm以下、さらにより好ましくは、400μm以下、さらにより一層好ましくは、300μm以下とすることができる。第2セラミックス繊維の平均繊維長の下限は、金属部材等の無機部材の表面への塗布性向上、無機部材に対する密着性の向上、金属部材の角部での塗布膜のひび割れを抑制しやすくするなどの観点から、好ましくは、75μm以上、より好ましくは、100μm以上、さらに好ましくは、120μm以上、さらにより一層好ましくは、150μm以上とすることができる。
Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made without impairing the gist of the present invention.
Hereinafter, an example of the reference form will be added.
Item 1.
A coating liquid for applying to inorganic members,
water and,
With an inorganic binder,
The first ceramic fiber with an average fiber length of 60 μm or less and
Second ceramic fibers with an average fiber length of over 60 μm and
Containing, coating liquid.
Item 2.
Water: 100 parts by mass
The above inorganic binder: 10 parts by mass or more,
First ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less,
Second ceramic fiber: 15 parts by mass or less,
Item 1. The coating liquid according to Item 1.
Item 3.
Item 2. The coating liquid according to Item 1 or Item 2, further comprising a swellable clay mineral.
Item 4.
Water: 100 parts by mass
Item 3. The coating liquid according to Item 3, which contains 4 parts by mass or less of the swellable clay mineral.
Item 5.
Item 2. The coating liquid according to any one of Items 1 to 4, wherein the first ceramic fiber and the second ceramic fiber are both composed of artificial ceramic fibers.
Item 6.
The first ceramic fiber and the second ceramic fiber are composed of one or more selected from the group consisting of alumina fiber, refractory ceramic fiber, silica fiber, zirconia fiber, and biosoluble fiber. Item 5. The coating liquid according to any one of Items 1 to 5.
Item 7.
Item 2. The coating liquid according to any one of Items 1 to 6, wherein the inorganic member is a metal member.
Item 8.
A composition for a coating liquid used as a coating liquid for coating on an inorganic member.
With an inorganic binder,
The first ceramic fiber with an average fiber length of 60 μm or less and
Second ceramic fibers with an average fiber length of over 60 μm and
A composition for a coating liquid containing.
Item 9.
The above inorganic binder: 10 parts by mass or more,
First ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less,
Second ceramic fiber: 15 parts by mass or less,
Item 8. The composition for a coating liquid according to Item 8.
Item 10.
It is formed on the surface of the inorganic member and
With an inorganic binder,
The first ceramic fiber with an average fiber length of 60 μm or less and
Second ceramic fibers with an average fiber length of over 60 μm and
Containing, coating layer.
Item 11.
The above inorganic binder: 10 parts by mass or more,
First ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less,
Second ceramic fiber: 15 parts by mass or less,
Item 10. The coating layer according to Item 10.
In Items 1 to 10,
The upper limit of the average fiber length of the first ceramic fiber is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 30 μm or less, from the viewpoint of facilitating the suppression of surface irregularities of the coating film. can. The lower limit of the average fiber length of the first ceramic fiber is, for example, 6 μm or more, preferably 7 μm or more, more preferably, from the viewpoints of easy adjustment of the fiber length by crushing, easy securing of the fiber shape, improvement of crack resistance and the like. Can be 8 μm or more. On the other hand, the upper limit of the average fiber length of the second ceramic fiber is to improve the coatability on the surface of an inorganic member such as a metal member, suppress the surface unevenness of the surface of the coating film, make the ceramic fiber as a raw material easily available, and the inorganic member. From the viewpoints of improving the adhesion, facilitating the suppression of cracking of the coating film at the corners of the metal member, and suppressing the viscosity of the coating liquid, for example, 2000 μm or less, preferably 1000 μm or less, more preferably 750 μm. Below, it can be further preferably 500 μm or less, even more preferably 400 μm or less, and even more preferably 300 μm or less. The lower limit of the average fiber length of the second ceramic fiber makes it easier to improve the coatability of the inorganic member such as the metal member on the surface, improve the adhesion to the inorganic member, and suppress the cracking of the coating film at the corner of the metal member. From such a viewpoint, it can be preferably 75 μm or more, more preferably 100 μm or more, still more preferably 120 μm or more, and even more preferably 150 μm or more.
Claims (11)
水と、
無機バインダーと、
平均繊維長50μm以下の第1セラミックス繊維と、
平均繊維長150μm以上の第2セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング液。 A coating liquid for applying to inorganic members,
water and,
With an inorganic binder,
The first ceramic fiber with an average fiber length of 50 μm or less and
A second ceramic fiber with an average fiber length of 150 μm or more,
Containing, coating liquid.
上記無機バインダー:10質量部以上、
上記第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、
上記第2セラミックス繊維:15質量部以下、
を含有する、請求項1に記載のコーティング液。 Water: 100 parts by mass
The above inorganic binder: 10 parts by mass or more,
First ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less,
Second ceramic fiber: 15 parts by mass or less,
The coating liquid according to claim 1.
上記膨潤性粘土鉱物:4質量部以下を含有する、請求項3に記載のコーティング液。 Water: 100 parts by mass
The coating liquid according to claim 3, which contains 4 parts by mass or less of the swellable clay mineral.
無機バインダーと、
平均繊維長50μm以下の第1セラミックス繊維と、
平均繊維長150μm以上の第2セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング液用組成物。 A composition for a coating liquid used as a coating liquid for coating on an inorganic member.
With an inorganic binder,
The first ceramic fiber with an average fiber length of 50 μm or less and
A second ceramic fiber with an average fiber length of 150 μm or more,
A composition for a coating liquid containing.
上記第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、
上記第2セラミックス繊維:15質量部以下、
を含有する、請求項8に記載のコーティング液用組成物。 The above inorganic binder: 10 parts by mass or more,
First ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less,
Second ceramic fiber: 15 parts by mass or less,
8. The composition for a coating liquid according to claim 8.
無機バインダーと、
平均繊維長50μm以下の第1セラミックス繊維と、
平均繊維長150μm以上の第2セラミックス繊維と、
を含有する、コーティング層。 It is formed on the surface of the inorganic member and
With an inorganic binder,
The first ceramic fiber with an average fiber length of 50 μm or less and
A second ceramic fiber with an average fiber length of 150 μm or more,
Containing, coating layer.
上記第1セラミックス繊維:10質量部以上300質量部以下、
上記第2セラミックス繊維:15質量部以下、
を含有する、請求項10に記載のコーティング層。 The above inorganic binder: 10 parts by mass or more,
First ceramic fiber: 10 parts by mass or more and 300 parts by mass or less,
Second ceramic fiber: 15 parts by mass or less,
10. The coating layer according to claim 10.
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