JPH01142070A

JPH01142070A - 封孔された溶射層の製造方法

Info

Publication number: JPH01142070A
Application number: JP30204187A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kitamura; 保志北村; Shinji Kishi; 岸　信治; Akira Yotsutsuji; 晃四ツ辻
Original assignee: KOOKI ENG KK; NOMURA TOKIN KK
Current assignee: KOOKI ENG KK; NOMURA TOKIN KK
Priority date: 1987-11-30
Filing date: 1987-11-30
Publication date: 1989-06-02
Also published as: JPH0256427B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、封孔された溶射層の製造方法に関するもので
ある。

（背景技術）従来、金属の表面にセラミックや金属等の溶射材料の微
粒子を溶射して、溶射層を形成する技術が用いられてい
る。溶射材料のあるものは硬度が高く、化学的にも安定
しているのて、表面の耐摩耗性や耐腐食性を改善する効
果が大きい。しかしながら、溶射層は、微粒子が溶着さ
れたものであるから、特殊な方法を講じない限り、各微
粒子の間に隙間が生じ、多孔質となる。このため、溶射
層の隙間を介して、水分や薬品が侵入し、素地金属が腐
食されやすい。

そこで、溶射層を形成した後、表面に水ガラス及びその
誘導体等を塗布して、風乾させ、ガラス質（ケイ酸塩）
により隙間を埋める方法が提案されている。しかしなが
ら、水ガラス及びその誘導体を塗布した際にセラミック
溶射層の隙間に侵入する成分は主として溶媒として利用
されている水や有機溶剤であり、有効成分よりは溶媒が
優先的に毛細管現象により侵入するので、溶媒が揮散し
た後は、やはり隙間が残ることになり、ガラス質は溶射
層の表面を覆うに過ぎなかった。

一方、溶射層を形成した後、フェノール樹脂、ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂液を塗布して風乾あ
るいは熱硬化させることにより、隙間を埋める方法も提
案されている。この方法では、溶射層が高温状態である
と、塗布した樹脂液が塗布作業中に次第に硬化して行っ
たり、溶媒が揮散して行くので、粘度が増加し、著しく
塗りむらが生じるという問題があった。また、これらの
樹脂液が十分に含浸しないうちに、樹脂分が乾燥したり
硬化してしまうので、深層部まで封孔できないという問
題があった。したがって、溶射層を形成した後、これを
常温付近まて冷却してがら樹脂液を塗布するが、塗布工
程の終了後、樹脂液を乾燥あるいは硬化させるべく加熱
すると、溶射層の隙間に残存している空気が膨張して樹
脂液を隙間から押し出してしまい、隙間が埋められない
という問題があった。

（発明の目的）本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、溶射の結果生じた気孔を封孔
された溶射層の製造方法において、封孔用の樹脂液を溶
射層の隙間に確実に含浸させた状態で硬化させるように
することにある。

（発明の開示）本発明に係る封孔された溶射層の製造方法にあっては、
上記の目的を達成するために、第１図に示すように、素
地金属１上に溶射材料の微粒子を溶射して溶射層２を形
成し、この溶射層２の表面に、光硬化性の樹脂液３を、
常温よりも高温状態で塗布し、塗布時よりも低温状態で
、光を照射して樹に胆液３を硬化させることを特徴とするものである。

本発明にあっては、このように、光硬化性の樹脂液３を
封孔剤として用いているので、常温よりも高温状態で塗
布しても、塗布工程の途中で樹脂液３が次第に硬化する
ようなことはなく、塗布むらは生じない。また、高温状
態で塗布することにより、樹脂液３の粘性が低くなって
いるので、溶射層２の隙間に樹脂液が含浸しゃすい。さ
らによた、塗布時よりも低温状態で、光を照射して樹脂
液３を硬化させるので、塗布工程後の冷却により、溶射
層２の隙間の空気が減圧され、溶射層２の表面に塗布さ
れた樹脂液３が、隙間に吸い込まれるものであり、樹脂
液３の含浸が確実に行われるものである。したがって、
本発明にあっては、硬化した樹脂により溶射層２の隙間
が完全に埋められるものであり、素地金属１の腐食を防
止することができる。また、派生効果として、溶射層の
気孔が完全に除去できるので、溶射層を形成した物品の
表面を研磨して鏡面にしようとする場合にも、　。

気孔に基づく窪みが生しないので、容易に鏡面とするこ
とができる。

以下、図面を参照しなが４詳述する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の製造方法の各工程を
説明するための図である。素地金属１は、例えば、鉄鋼
、ステンレス鋼、銅または銅合金、アルミニウムまたは
アルミニウム合金よりなる。

第１図（ａ）の工程では、まず、素地金属１の表面に付
着している油脂類やその他の異物を除去するために、溶
剤による脱脂や、空焼きを行う。これは、油脂類やその
他の異物が付着していると、溶射層の密着性が不良とな
るからである。次いで、溶射層の密着性を高めるために
、素地金属１の表面に、サンドブラスト、ショツトブラ
スト、またはグリッドブラストなどの機械的方法による
表面粗化を施す。

第１図（ｂ）の工程では、素地金属１の粗化された面に
、溶射材料の微粒子をプラズマあるいはガス溶射する。

溶射材料の微粒子としては、セラミックス系の溶射材料
として、グレイアルミナ、ホワイトアルミナ、チタニア
、アルミナチタニア、スピネル、ムライト、ジルコニア
・イツトリア、ジルコニア・マグネシア、ジルコニア・
カルシア、ジルコニア・ムライト、シリコニア・シリカ
、コバルトブルーなどが用いられ、メタル系の溶射材料
として、チタニウム、シリコン、タンタル、モリブデン
、ニッケル、鉄モリブデン合金、ステンレス、モリブデ
ンニッケル合金、ニッケルクロム合金、ニッケルクロム
アルミ、ニッケル・アルミ、ニクラリーなとが用いられ
、その他の溶射材料として、ニッケルクラファイト、ク
ロムカーバイ１〜、チタンカーバイト、タングステンカ
ーバイド、ボロンカーバイト、ジルコニウムカーバイト
、チタンポライド、モリブデンポライド、ジルコニウム
ポライド、チタンナイトライド、ジルコニウムナイトラ
イド、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが用いられる。また
、これらの複合粉末を用いても良い。

後述の実施例ては、アルミナ９６重量％とチタニア２．
３重量％を含むグレイアルミナの粉末を用いている。

なお、アンダーコート層としてニッケル８０重量％とク
ロム２０重量％を含むニッケル・クロム溶射層を予め形
成しておいても良く、特に素地金属１が鉄材である場合
には、アンダーコート層としてニッケル・クロム溶射層
を設けることにより、接合強度を高くすることができる
。

溶射材料の微粒子は半は溶融された状態で、素地金属１
の表面に射突され、堆積して、溶射層２が形成される。

この溶射層２は、溶射材料の微粒子が相互に溶着して成
るものであり、各微粒子の間には隙間が生じている。な
お、溶射層２は、プラズマあるいはガス溶射により形成
されるもので−あるから、形成された直後の状態ては、
かなりの高温状態となっており、隙間に残留したガス（
Ｎ２゜Ａ　ｒ　、　Ｈｅ等）や大気は十分に排気されて
いる。

第１図（ｃ）の工程では、溶射層２が高温状態のままで
、その表面に光硬化性の樹脂液３を塗布する。光硬化性
の樹脂液３は、光によるラジカル開始剤を混入した架橋
型多官能性アクリル樹脂あるいはその変性体樹脂よりな
り、溶剤を含まないものを用いる。光によるラジカル開
始剤としては、特に限定されるものではなく、市販され
ているものが実用できる。

主成分としての架橋型多官能性アクリル樹脂は２官能以
上のものが目的に合わせて用いられ、その変性体樹脂と
しては、エポキシ樹脂で変性したエポキシアクリレート
樹脂、ウレタン基を導入したウレタンアクリレート樹脂
、ポリエステルで変性したポリエステルアクリレート樹
脂、シリコンで変性したアクリレート樹脂、フッ素で変
性したアクリレート樹脂のいずれか単独又は組み合わせ
たものを用いることができる。

この樹脂液３は、溶剤を含まないものを用いる。

なぜなら、溶剤を含めると、溶射層２の隙間には、主と
して溶剤だけが含浸され、溶剤の揮散後には隙間が残る
ことになるからである。また、樹脂液３は、できるだけ
低粘度のものを使用する。なぜなら、樹脂液３の粘度が
高いと、溶射層２の隙間に樹脂液３が含浸されにくいか
らである。もつとも、樹脂液３が高温状態の溶射層２の
表面に触れて加熱されると、粘度が下がるので、常温に
おける粘度が不十分であっても高温状態ての粘度が低け
れば良い。なお、樹脂液３は予め加熱しておいても良い
ことは言うまでもない。

上述のように、溶射層２は高温状態であるので、隙間に
残留したカスは膨張しており、且つ、高温状態では樹脂
液３の粘度が低いので、含浸は極めてスムーズに行われ
る。また、本発明において用いる樹脂液３は光硬化性で
あるので、光にのみ反応し、熱を加えてもほとんど反応
しないので、含浸中に樹脂液３が増粘　硬化するような
ことはない。

第１図（ｄ）の工程では、溶射層２を冷却する。

この冷却は自然放冷により行い、常温付近の温度にまで
冷却する。この冷却工程において、溶射層２の隙間に僅
かに残存していたカスや大気は収縮し、隙間の内圧は減
圧される。このため、溶射層２の表面に塗布された樹脂
液３は、溶射層２の隙間に吸い込まれ、深層部まで樹脂
液３が含浸される。

第１図（ｅ）の工程では、樹脂液３が含浸された溶射層
２に光を照射し、樹脂液３を硬化させる。

紫外線硬化性の樹脂液に対しては紫外線ランプを光源と
して使用する。光硬化性の樹脂液の硬化速度は数秒乃至
数十秒程度であり、極めて速い。したがって、塗布工程
を溶射後の高温状態で行えることと相俟って、本発明の
製造方法における作業速度は従来例よりも飛躍的に迅速
になる。

Ｋ１匠本発明の製造方法を用いて、以下の試料を製造した。幅
’５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み９ｍｍの５ｓ−４１材
を素地金属とし、これを１ｍｍφのグリッドを用いてプ
ラスチングして表面を粗面化した。これに、アルミナ９
６％とチタニア２，３％を含むグレイアルミナ粉末（昭
和電工製）をプラズマ溶射して３００μＭの溶射層を形
成した。プラズマ溶射装置としては、プラズマダイン社
製のものを４ＯｋＷモードで用いた。アルミナ粉末の供
給量は１．２　Ｋｇ／ｈｒ、　Ａｒガスの供給量は２．
９ｎ＋’／ｈｒ、Ｈｅガスの供給量は０．８ｍ３／ｈｒ
、電流は８００Ａであった。同じ方法で未封孔のアルミ
ナ溶射層を有する鉄板（試料１）を多数枚製造した。

ペンタエリスリトールトリアクリレート１００ｇに紫外
線ラジカル開始剤として、イルガキュア＝１８４を２．
Ｏｇ、トリエタノールアミンを１゜０ｇ加え、紫外線硬
化性の樹脂液とした。これを未封孔のアルミナ溶射層を
有する鉄板の表面に塗布した。塗布工程は、常温よりも
高温状態で行った。これを、常温付近まで自然放冷した
後に、紫外線ランプを用いて紫外線を１０秒間照射して
、試料２を得な。

比較例として、従来、封孔用に使用していたフェノール
樹脂をアルコールに溶解した樹脂液を未封孔のアルミナ
溶射層を有する鉄板の表面に塗布した。塗布工程は、常
温で行った。次に、これを１２時間以上常温で乾燥させ
て、アルコールを揮散させ、試料３を得た。同じ要領で
比較例として、エチルシリケート（水ガラス）を封孔材
とした試料４を得た。また、封孔材としてエポキシ樹脂
を用いて試料５を作製した。エポキシ樹脂の硬化は、１
５０℃で２時間の加熱硬化とした。

第１表試料１〜５について、ＪＩＳ−Ｈ−８６１７（１９７４
）付属書１に準じて塩水噴霧法による腐食促進試験を行
った結果を第１表に示す。塩水噴霧時間は９６時間連続
噴霧とした。表中、レイティングナンバーとは、”噴霧
面積に対する腐食面積の割合を指数で示したものであり
、レイティングナンバーが大きいものは腐食発生率が低
いということになる。腐食の発生を認めないものは、〉
９゜８と表記している。無封孔の試料１では腐食発生率
が高いが、実施例の試料２では腐食の発生が認められな
かった。また、比較例の試料３〜５では、無封孔の試料
１よりは腐食発生率が低いものの、腐食の発生が認めら
れ、実施例の試料２の方が優れていることは明らかであ
る。

（発明の効果）本発明は上述のように、素地金属上に溶射材料の微粒子
を溶射して溶射層を形成し、この溶射層の表面に、光硬
化性の樹脂液を、常温よりも高温状態で塗布し、塗布時
よりも低温状態で、光を照射して樹脂液を硬化させるよ
うにしたので、封孔用の樹脂液を溶射層の隙間に確実に
含浸させた状態で硬化させることができ、溶射層の隙間
を確実に封孔することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の各工程を説明するための図
である。１は素地金属、２は溶射層、３は光硬化性の樹胆液であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）素地金属上に溶射材料の微粒子を溶射して溶射層
を形成し、この溶射層の表面に、光硬化性の樹脂液を、
常温よりも高温状態で塗布し、塗布時よりも低温状態で
、光を照射して樹脂液を硬化させることを特徴とする封
孔された溶射層の製造方法。
（２）光硬化性の樹脂液は、光によるラジカル開始剤を
混入した架橋型多官能性アクリル樹脂あるいはその変性
体樹脂、あるいは光硬化性エポキシ樹脂よりなり、溶剤
を含まないことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の封孔されたセラミック溶射層の製造方法。
（３）前記架橋型多官能性アクリル樹脂は２官能以上の
ものを主成分とし、前記変性体樹脂はエポキシ樹脂で変
性したエポキシアクリレート樹脂、ウレタン基を導入し
たウレタンアクリレート樹脂、ポリエステルで変性した
ポリエステルアクリレート樹脂、シリコンで変性したア
クリレート樹脂、フッ素で変性したアクリレート樹脂の
いずれか単独又は組み合わせたものであることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の封孔された溶射層の製
造方法。
（４）ラジカル開始剤は、紫外線でラジカルを発生する
機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の封孔された溶射層の製造方法。