JPH02270954A

JPH02270954A - 成形体

Info

Publication number: JPH02270954A
Application number: JP9042889A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nasu; 敏幸那須; Masao Harada; 原田　雅男; Norio Iwanami; 岩波　紀夫
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-04-10
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1990-11-06

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］本発明は、航空機の翼や送・排風機のブレード、あるい
は製紙機械や印刷機械のロール等、軽量と高度な耐摩耗
性や耐酸化性が要求される部材として用いられる成形体
に関するものである。

［従来の技術］上記のような成形体は、金属製の母材の表面に、１耐摩
耗性や耐酸化性を向上させるために、湿式メツキ（７！
気メツキや無電解メツキ等）、あるいは乾式メツキ（真
空蒸着やイオンブレーティング等）を施して保護皮膜を
形成したものが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］このような成形体の場合、部材が大型のものであると、
母材が金属製であるために重量がかさんで機能的に不利
になる。

保護皮膜に関しては、その材料が限定され、また、皮膜
が薄くて耐摩耗性や耐酸化性の低下を招く。しかも成膜
速度ガく遅いので、製造コストがかかり、大きな寸法の
部材においては被覆処理が困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ｆｆ
１ｆｆｉの軽減が図れて大型部材にも適用でき、また、
保護皮膜を低コストかつ容易に形成できるとともに、そ
の保護皮膜が十分な耐摩耗性や耐酸化性を有する成形体
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は上記目的を達成するためになされたものであっ
て、カーボン繊維等の強化繊維が樹脂等の結合材により
結合された母材の表面に、溶射によりセラミックス等の
保護皮膜が被覆形成されてなることを特徴としている。

「作用コ本発明の成形体によれば、母材が、強化繊維が結合材に
より結合されたもので軽量化が図れ、大型部材にも適用
できる。

また、溶射による保護皮膜は、従来よりも厚く形成でき
、かつ材料の制限も小さいことから、耐摩耗性や耐酸化
性が十分であり寿命も長期化する。

しかも、溶射という手法により被覆されることにより、
成膜速度も速く製造コストが安くなるとともに、処理が
容易である。

［実施例］以下、第１図を参照して、本発明を製紙機械のアイドル
ロールに適用した実施例について説明する。

第１図は成形体としての上記アイドルロール１の断面図
を示し、このアイドルロール１は、円筒状の母材２の周
面に、アンダーコート３およびトップコート４からなる
２層の保護皮膜５が被覆形成されてなる。

母材２は、強化繊維であるカーボン繊維が、樹脂を結合
材として結合されて円筒状に成形された後、焼成して得
られたものである。

そして、この母材２の周面に、アルミナ製のグリブト（
粒度＃５４）を吹き付けるプラスト処理を施した後、約
９０’Ｃに予熱し、モリブデンをプラズマ溶射すること
により、厚さＱ、１．ｍｍの前記アンダーコート３が形
成され、さらに、このアンダーコート３の周面に、アル
ミナ・チタニアをプラズマ溶射することにより、前記ト
ップコート４が形成されている。なおアルミナ・チタニ
アとは、Δρ、Ｏ１中に２〜４０％のＴｉｄｙが混入さ
れたものである。

母材２の周面に直接トップコート４が被覆されない理由
は、母材２とアルミナ・チタニアの熱膨張係数に大きな
差があり、かつ密着力が弱いことから剥離のおそれがあ
るためであり、母材２との間に前記モリブデンからなる
アンダーコート３を介在させることにより、両者の結合
が図られている。

上記アイドルロール１によれば、母材２が、強化繊維で
あるカーボン繊維が結合材である樹脂によって結合され
てなるものであるから、大型のものであっても、従来の
金属製のものより軽量化が図れる。このため、慣性力が
小さく、高速回転、かつ短時間内での加減速が要求され
るアイドルロールにおいて、上記回転制御に対する応答
性が高まるといった利点がある。

また、アンダーコート（モリブデン）３とトノブコ−１
・（アルミナ・チタニア）４からなる保護皮膜５は、厚
さが十分であるからアイドルロール１周面の耐摩耗性が
高くなり、かつ寿命も長期化する。

しかも、その硬度が高＜　（Ｈｖ　１．０層０程度）、
かつ適度な表面粗度を有しているため、印刷用の紙に対
してスリップによる損傷を与えることがほとんどない。

そして、溶射による保護皮膜５の形成は、成膜速度が速
いことから製造コストの低下が図れ、しかも被覆処理が
容易である。

上記アイドルロール１のように、母材２の表面にアンダ
ーコート３およびトップコート保護皮膜５を形成する構
造は、ジェットエンジンのファン用ブレードや風力発電
用プロペラにも好適である。すなわち、これらは高速で
砂塵に衝突するためにその表面が摩耗しやすいわけであ
り、上記保護皮膜５が有効に作用して摩耗を防ぐ。

また、繊維強化材としてカーボン繊維を用い、結合材に
もカーボンを使用した高温用のカーボン−カーボン複合
材を母材とした場合、酸化しやすいといった問題で、従
来は高１品大気中では使用できなかった。しかしながら
、このカーボン−カーホン複合材からなる母材の表面に
、アンダーコートとしてモリブデンを、中間コートとじ
て高温耐酸化性を有するＭクラリ−（ＭはＮｉ，Ｃｒ，
Ｆｅ等の金属を示し、ＭＣｒＡｆ２Ｙと表す）を、トッ
プコートとしてアルミナ・チタニアまたは部分安定化ジ
ルコニア（ＺｒＯｔ・Ｙ，○，）をＰｆｃ覆形酸形成ば
、トップコートにより耐熱（断熱）性を、中間コートに
より高温耐酸化性を図ることができる。

これによれば、ダストを含む高温環境下での使用が可能
となり、高温送風機や排風機のブレード等に好適である
。また、母材の軽量性と被膜の耐宇宙線性を活かして、
宇宙用大型構造物（宇宙基地構造材やパラボラアンテナ
等）にも広く適用できる。

本発明では、母材に対して溶射する保護皮膜の材料とし
ては、溶融状態が作り出せる材料であればいかなるもの
も適用できる。また、溶射処理中の母材の温度を低温（
＜１５０’Ｃ）に保持できるため、母材の材料および保
護皮膜の目的に応じて最適なアンダーフートとトップコ
ートの選択ができる。

この場合、アンダーコートのみ、つまり１層で保護皮膜
の目的が達成されるならばトップコートは不要であるこ
とは言うまでもない。

なお、上記トップコートの材料としては、上記のごとき
酸化物以外に、ＴｉＣ等の炭化物、ＴｉＮ等の窒化物、
Ｚ　ｒ　Ｂ　２等の硼化物、５ｉＣ−Ｃｏ等のサーメッ
ト、テフロン等の樹脂、金属といった種々のものが適用
できる。またアンダーコートの材料としては、Ａｉ２、
Ｆｅ５ＮｉＳＣｒＳＣｕ等の純金属あるいはこれらの合
金、サーメット、樹脂等が適用される。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の成形体によれば、カーボ
ン繊維等の強化繊維が樹脂等の結合材により結合された
母材の表面に、溶射によりセラミックス等の保護皮膜が
被覆形成されてなることを特徴とするものであるから、
以下の効果を奏する。

■母材が、強化繊維が結合材により結合されたもので軽
量化が図れ、大型部材にも適用できる。

■保護皮膜は、従来よりも厚（形成でき、かつ材料の制
限も小さいことから、耐摩耗性・耐酸化性が十分であり
寿命も長期化する。しかも、溶射という手法により被覆
されることにより、成膜速度も速く製造コストが安くな
るとともに、大型部材にもその処理が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるアイドルロールの断面
図である。１・・・・・・アイドルロール（成形体）、２・・・・
・・母材、３・・・・・・アンダーコート、４・、・・
・、ト、ｙ　７’コート、５・・・・・・保護皮膜。

Claims

【特許請求の範囲】

カーボン繊維等の強化繊維が樹脂等の結合材により結合
された母材の表面に、溶射によりセラミックス等の保護
皮膜が被覆形成されてなることを特徴とする成形体。