JPH02217458A - セラミックスとプラスチックの混合溶射法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、金属基材に対するセラミックスとプラスチッ
クの混合溶射法に関し、さらに詳しくは溶射時にセラミ
ックスとプラスチックの各粉末材料を混合しながら同時
溶射する複合材料の被覆方法に関するものである。

［従来の技術］ 金属部材の表面処理技術の一つとして、溶射法が多用さ
れており、被覆材料には目的に応じて異種または同種の
金属のほか、セラミックス、プラスチック等が用いられ
ている。しかしながら、これらの溶射法は各々の被覆材
料を単独で用いる溶射法であり、特にセラミックスとプ
ラスチックの混合溶射法については未だ実用化されてい
ない。

これは、両材料の融点が大きく異なるため、高温の溶射
炎によりプラスチックの架橋構造が壊れやすく、ススが
発生するなどの問題があるからである。また、一般にセ
ラミックス溶射法は、セラミックスの特性すなわち金属
表面の硬化ないし耐摩擦性、耐熱性、耐食性、耐電圧性
、絶縁性等の特色を活用することを目的として行われる
ものであるが、プラスチックの遊離した炭素がセラミッ
クス中に混入すると上記特性が失われる場合が多いこと
にもよる。

しかし、セラミックスとプラスチックの混合溶射法が可
能になればその利用価値が高まることが期待される。例
えば、セラミックス溶射被膜のみではその被膜の多孔質
のために表面に汚れがつきやすく、水分がしみ込んで金
属基材との間で発錆することもあるので、別途、表面を
熱硬化性樹脂等で封孔処理する必要が生じるが、混合溶
射法によればこの封孔処理をも同時に兼ねることが可能
になる。また、セラミックス溶射被膜の下地処理として
利用することにより、該被膜の装飾性を有効に発揮させ
ることが可能になる。特に外観を重視するような建材の
内・外装材としてセラミックス溶射製品を使用する場合
にあっては、金属基材との間に生じた錆がセラミックス
溶射被膜中に拡散されないような手段を講じる必要があ
る。このような場合においてもこの混合溶射法による複
合溶射被膜が錆の拡散を阻止する働きをする。

［発明が解決しようとする課題］ したがって、本発明の目的は、従来実用化が困難であっ
たセラミックスとプラスチックの混合溶射法を可能にす
ることであり、そのための実際的な手法を提供すること
である。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明に係るセラミックス
とプラスチックの混合溶射法は、溶射時にセラミックス
の粉末材料を溶射トーチの溶射炎の根元付近すなわち溶
射炎の高温部に供給する一方、プラスチックの粉末材料
を上記溶射炎の先端付近すなわち溶射炎の低温部に供給
しながら同時溶射し、これにより両材料の混合組成物で
ある複合溶射層を金属基材の表面に被覆形成させること
としたものである。

上記セラミックスの粉末材料の混合率は体積率で少なく
とも４０％にすることが好ましく、また、上記プラスチ
ックはセラミックスと親和性の太きい熱可塑性樹脂、例
えば側鎖にシリコンあるいはチタン等を有する熱可塑性
樹脂が適当である。

［作　用］ セラミックスは融点が高いため溶射炎の根元付近すなわ
ち溶射炎の高温部にその粉末材料を供給し溶融させた状
態で金属基材の表面に到達させる。

一方、プラスチックはセラミックスに比べてはるかに励
点が低いため溶射炎の先端付近すなわち溶射炎の低温部
にその粉末材料を同時に供給して軟化状態あるいは半軟
化状態で金属基材の表面に到達させる。このため、金属
基材の表面に形成される被膜は、溶融状態のセラミック
ス材料と軟化状態あるいは半軟化状態のプラスチック材
料の混合組成物となる。したがって、かかる複合溶射層
はプラスチックとセラミックスが積層混在した形態をと
るため、その表面にも第４図に示すようにセラミックス
粒子がある程度露出することになるので、この複合溶射
層の上にさらに通常のセラミックス層を被覆する場合で
も上記の表面に露出したセラミックスを介して接管性が
良好に保たれるのである。また、プラスチックにセラミ
ックスと親和性の大きいもの、例えば側鎖にシリコンあ
るいはチタン等を有する熱可塑性樹脂を用いることによ
り、溶射後、必要に応じて１５０〜２５０℃の温度で熱
処理すれば、上記の熱可塑性樹脂が溶融しセラミックス
粒子間の間隙を埋めその封孔を果たす。また、この複合
溶射層４こ、たとえ水分がしみ込んでかつプラスチック
部を透過し金属基材表面に到達しここで錆を発生しても
、錆の分子は複合溶射層を構成するプラスチックあるい
はセラミックスの原子間距離よりもはるかに大きいので
、錆が複合溶射層中に拡散するようなことはない。

よって、複合溶射層の上に溶射された通常のセラミック
ス層に、発生した錆が拡散し、溶射層表面に露出するこ
とがない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図により説明する。

第１図は本発明の混合溶射法の説明図である。図におい
て、１は溶射トーチ、２は溶射トーチ１に相対して配置
された平板状の金属基材である。３は溶射炎であり、そ
の溶射炎３の根元付近にセラミックスの粉末材料を供給
するセラミックス供給口４を設ける。ま′た、溶射炎３
の先端付近にはプラスチックの粉末材料を供給するプラ
スチック供給口５を設ける。そして、溶射時において、
セラミックス供給口４よりスクリューネジ等でセラミッ
クスの粉末材料を溶射炎３の根元付近に定量供給し、同
様にプラスチック供給口５よりスクリューネジ等でプラ
スチックの粉末材料を溶射炎３の先端付近に定量供給す
る。すると、前述したようにプラスチックの粉末材料は
溶融状態となって金属基材１の表面に到達し、プラスチ
ックの粉末材料は軟化状態あるいは半軟化状態となって
金属基材１の表面に到達し、この同時溶射によＳリセラ
ミックスとプラスチックの混合組成物たる複合溶射層６
が金属基材１の表面に被覆形成されることになる。この
場合において、セラミックスの混合率は少なくとも体積
率で４０％とする。しかし、セラミックスの割合をあま
り多くすると、プラスチックによるセラミックス中の封
孔性を損うおそれが生じるので上限はせいぜい８０％程
度に抑えられる。反対に、セラミックスの割合が少なす
ぎる場合には封孔性は良くなるが、複合溶射層６の表面
のセラミックス粒子がプラスチックで覆うわれることに
もなりかねず、複合溶射層６の上にさらに通常のセラミ
ックス溶射層を溶射したときにその抜管性が著しく低下
するおそれが生じる。また、セラミックスによるマトリ
ックスの形成が困難となり、これに伴い被覆強度の低下
をまねくおそれが生じてくる。

上記のプラスチックには、セラミックスと親和性の大き
い熱可塑性樹脂が適当であり、例えば側鎖にシリコンあ
るいはチタン等を持つもの（商品名コシオグラセン等）
を用いると良い。セラミックスには一般にはアルミナを
用いるが、チタニア、ジルコニア等を用いることもでき
る。溶射はガス式溶射、電気式溶射のいずれでも良い。

金属基材は鉄系、非鉄系のいずれでも良く、また表面に
メツキ、溶射等による防食層（プラスチック以外の防食
層）が施されていても良い。

第２図は円筒状の金属基材の外周面に本発明の混合溶射
法を適用する場合の他の実施例を示した説明図であり、
この°場合、金属基材２ａをその中心軸のまわりに等速
度で回転させながら同時溶射を行う。円筒状の金属基材
２ａの内周面に対して行う場合も同様である。

第３図は本発明の混合溶射法により作製された装飾材と
してのセラミックス被覆金属板の断面図で、第４図は第
３図のＡ部の拡大図である。２は金属基材、６は上記の
複合溶射層、７はセラミックス溶射層、８は熱硬化性樹
脂による封孔層である。また、第４図に示すように複合
溶射層６の表面にはある程度セラミックス６ａが露出し
ていることが認められる。このため、その上に通常のセ
ラミックス溶射層７を溶射した場合、これらの露出した
セラミックス６ａを介してセラミックス溶射層７の接合
が行われ、十分な接着強度を保つ。

具体例で示すと、このセラミックス被覆金属板の試料を
下記の条件で作製した。

試料の仕様 金属基材：■５Ｓ４１（３，２ｍｍｔ）■５Ｓ４１（３
，２ｍ＋ｇｔ）Ｚｎメツキ鋼板（メツキ厚さ　３μｍ） 複合溶射層：Ａｌ２Ｏ３＋側鎖にシリコンを含有するポ
リエチレン樹脂（体 積比１：１．総膜厚７ｏμｍ） セラミックス溶射層：Ａｇ２０３ （膜厚１００μｍ） 封孔層ニジラン系樹脂（撥水性） （膜厚５μｍ） 溶射条件 複合溶射層及びセラミックス溶射層： プラズマガス（Ａ　ｒ　＋　Ｈ２） 入熱３８ｋｗ 乾燥条件 ２００℃　５　ｓｉｎ 以上の各試料について塩水噴霧試験及び剥離試験を行っ
た。その結果をそれぞれ第１表及び第２表に示す。なお
、表中の従来例は上記の複合溶射層のないものである。

（１）塩水噴霧試験（ＪＩＳ　　２　２３７１による）
なお、第１表の結果は５０００時間後の外観の変化をあ
られしている。

第１表　塩水噴霧試験結果 ０：異常なし く２）剥離試験（デュポン衝撃試験による）試験条件 撃芯重量：１ｋｇ 撃芯落下高さ；１ｍ 撃芯先端径：　　ｌ／２インチ、１７４インチ第２表　
剥離試験結果 Ｏ：異常なし 第１表から明らかなように、実施例のセラミックス被覆
金属板は、塩水噴霧試験によっても錆が被覆層の表面に
露出することがなく、長期間外観の正常を保持し得ると
同時に、従来例と何ら遜色のない接着力を有している。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、セラミックスとプラスチ
ックの各粉末材料を溶射炎に対する供給位置を変えて同
時に供給することによりセラミックスとプラスチックの
混合溶射法が可能となった。

しかも、これにより得られた複合溶射層はセラミックス
材料とプラスチック材料の混合組成物を形成し、その表
面にはある程度セラミックス粒子が露出した形態となっ
ているため、さらにその上に通常のセラミックス溶射層
を溶射した場合でも良好な接着性を呈する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混合溶射法の一実施例を示す説明図、
第２図は他の実施例の説明図、第３図は本発明の混合溶
射法により得られたセラミックス第４図は第３図のＡ部
の拡 被覆金属板の断面図、 大図である。 １・・・溶射トーチ ２・・・金属基材 ３・・・溶射炎 ４・・・セラミックス供給口 ５・・・プラスチック供給口 ６・・・複合溶射層 ３；う各身′ｉ炎 ４゛でラミックスイ禿玲口 複合ヲ各射局 第 図 プラスブック粉本

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属基材の表面に溶射により被膜を形成する方法
   において、溶射時にセラミックスの粉末材料を溶射トー
   チの溶射炎の根元付近から供給するとともに、プラスチ
   ックの粉末材料を前記溶射炎の先端付近から供給しなが
   ら両材料の混合組成物である複合溶射層を同時溶射によ
   り前記金属基材の表面に形成することを特徴とするセラ
   ミックスとプラスチックの混合溶射法。
2. （２）前記セラミックスの粉末材料の混合率を体積率で
   少なくとも４０％とすることを特徴とする請求項１記載
   のセラミックスとプラスチックの混合溶射法。
3. （３）前記プラスチックに前記セラミックスと親和性の
   大きい熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項１
   記載のセラミックスとプラスチックの混合溶射法。