JPH028359A - 耐摩耗性・親油疎水性溶射被膜および溶射材料 - 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〕 本発明は、平版印刷機におけるインキローラ等、耐摩耗
性と親油疎水性を必要とする部材の表面の被膜保護層と
して有用な溶射被膜およびその溶射材料に関する。

〔従来の技術〕

平版印刷機のインキ供給経路において、ドクターブレー
ドと共同して定量のインキを転写供給し、またはインキ
供給を間接的に補助づるローラ類は、その第１の条件と
して、ローラ周面が油性のインキに対する濡れ性にずく
れ、かつ水に対する濡れ性の低いこと（親油・疎水性）
、第２の条件としてローラ周面の耐摩耗性が高く、ドク
ターブレードの当接摩耗によく耐えることが要求される
。

従来より、この印刷用し】−ラとして、例えばその周面
にセラミックの溶射被膜を設けたもの、またはローラ周
面にセラミックの溶射被膜を形成したうえ、その被膜に
親油性の樹脂を含浸させて複合皮膜としたもの等が提案
されている。また、近時は、銅（合金）粉末とセラミッ
ク粉末の混合粉末を溶射材料とし、銅（合金）とセラミ
ック粒子とからなる複合組織を有する被膜をローラ周面
に形成することも提案されている（特開昭６３−１１３
４１号）。

〔発明が解決しようとする課題］ セラミック溶射被膜は、耐摩耗性が高く、トクターブレ
ードの当接摩耗にもよく耐えるけれども、セラミックは
親油性というよりも、むしろ親水性であるため、インキ
供給経路に水が侵入すると、ローラ周面のインキの付着
状態に異変をきたし、正常なインキ供給ができなくなる
、という不安定な面を有する。

セラミック溶射被膜に親油性の樹脂を含浸させてその被
膜を複合化したローラは、上記欠点の改良を意図したも
のであり、それなりの効果は認められるものの、樹脂と
セラミックとの熱伝導度や熱膨張係数が大きく異なるた
め、放熱と放冷が繰り返される断続的使用過程において
、樹脂の剥離・欠落が生じ易く、長期間の安定な使用を
保証することができないという難点がある。

他方、銅（合金）粉末とセラミック粉末の混合物を溶射
材料として形成される被膜は、銅（合金）７トリツクス
による親油・疎水性と、セラミック粒子の分散効果によ
る耐摩耗性の向上とを意図したものであり、その溶射被
膜は堅固で、かっ親油・疎水性も十分である。しかし、
その耐摩耗性は必ずしも十分でばなく、ドクターブレー
ドの接触に対する耐摩耗性の点で改良すべき余地が残さ
れている。

本発明は、上記に鑑み、銅合金−セラミンク複合組織を
有するローラ表面被膜層をヘースとし、その親油性を損
なわずに、耐摩耗性を更に強化することを目的としてい
る。

また、本発明の他の目的は、−上記印刷用ローラの表面
保護にとどまらず、耐摩耗性と親油・疎水性が望まれる
各種部材の被覆保護層として好適な溶射被膜およびその
溶射材料を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の溶射被膜は、合金元素の酸化物微粒子を含む銅
合金からなるマトリックスに、セラミックまたは／およ
び超硬合金粒子が均一に分散混在した複合組織を有する
ことを特徴としている。

上記複合組織を有する本発明の溶射被膜は、その溶射材
料として、内部酸化処理された易酸化性元素含有銅合金
粉末と、セラミックまたは／および超硬合金粉末との混
合物を用いて形成することができる。

本発明の溶射被膜は、マトリックス金属が銅合金である
ことによる良好な親油・疎水性を示すと共に、マトリッ
クスに混在した硬質粒子であるセラミックまたは超硬合
金粒子の分散強化作用と、マトリックスに含まれる合金
元素の酸化物微粒子の分散強化作用との相剰効果として
、硬質粒子を混在させただけの複合組織をもつ溶射被膜
を大きく凌ぐ高い硬度と耐摩耗性を有している。また、
その溶射被膜は、マトリックス内の酸化物微粒子の分散
強化作用による高い弾性率を併せ有している。

マトリックス中の酸化物微粒子は、代表的には、Ａ／！
ｚｏ、Ｓ　ｉｏ２．ＣｒｚＯ３，Ｔｉｅ□、等であり、
その粒径は、約０．０１〜０．２μｍと、マトリックス
に混在する硬質粒子に比し、極めて微細な粒子である。

７１〜リツクスに、硬質粒子として混在する超硬合金粒
子は、炭化タングステン（ＷＣ，Ｗ２Ｃ）と結合金属で
ある１０〜２０％（重量）のＣｏとからなる公知の焼結
合金の粉末体であり、極めて硬質で、７トリンクス金属
との濡れ性も良好である。超硬合金粒子に代わって、ま
たは超硬合金粒子と共にマトリックスに混在するもう一
方の硬質粒子であるセラミック粒子は、炭化物系、酸化
物系、窒化物系、硼化物系等であってよいが、例えば５
ｉＣＷＣ，Ｂ、Ｃ等の炭化物系、およびＡｆ２０３゜Ｚ
ｒＯ２，Ｃｒ２０ｉ等の酸化物系セラミック粒子は、高
硬度を有すると共に、マトリックスとの濡れ性もよく、
均一な分散組織の形成が容易な点で好適な粒子である。

硬質粒子の粒径ば、７トリツクスへの均一・な分散混在
が妨げられない程度の粒径（約５μｍ以下）であればよ
い。

マトリックス内の酸化物微粒子およびこれに混在する硬
質粒子の占める割合は、目的とする溶射被膜に要求され
る硬度耐摩耗性等に応じて決められるが、それらの粒子
の分散強化作用による明瞭な硬度・耐摩耗性向上効果を
発現させるための好ましい酸化物微粒子の量は、マトリ
ックスに占める容積率で約０．５％以」−１硬質粒子の
量は、７１・リックスとの複合組織に占める重量割合で
、約３０％以上である。それらの量の増加に伴って、効
果の増大をみるが、酸化物粒子量は約１．５％までで十
分であり、それをこえる必要は特にない。また硬質粒子
は、あまり多くなると、マトリックスとの均一な分散が
悪くなり、硬質粒子の凝集とそれによる溶射被膜の靭性
低下の原因となるので、約９０％までにとどめるのが好
ましい。

上記溶射被膜を形成するための溶射材料は、マトリック
ス中の酸化物微粒子を形成するための易酸化性元素、例
えば、０．１〜３％のＡ！、ｏ、ｉ〜３％のＳ　ｉ　、
　０．１〜５％のＴ　ｉ　、　０．１〜２％のＣｒ等の
１種または２種以上の元素を含む銅合金粉末を内部酸化
処理したうえ、その粉末と超硬合金粉末または／および
セラミック粉末とを所定の割合で混合することにより調
製される。

銅合金粉末の内部酸化処理は、含有元素の酸化物形成に
必要な酸素を含浸固溶さセるための処理であり、例えば
、減圧（約０．０５〜０．２Ｐａ）した酸化性雰囲気下
、温度：８００〜１０００’Ｃに適当時間（例えば、３
０〜５０！Ｉｒ）加熱保持することにより達成される。

上記溶射材料は、混合粉末のまま、またはその混合粉末
を焼成処理した適宜形状（棒、線材等）の焼成物として
使用される。その溶射施工は、燃料ガス焔、高周波発生
熱、またはプラズマ焔等を熱源として常法により行えば
よく、特別の条件や工程の付加を必要としない。

〔実施例〕

銅合金粉末を内部酸化処理し、これを硬質粒子と混合し
て溶射材料を調製し、鋼材表面に溶射被膜を形成する。

比較例として、銅合金粉末（内部酸化処理なし）と硬質
粒子との混合物からなる溶射材料、および超硬合金粒子
のみからなる溶射材料を準６ｔｆｆ　シ、それぞれ溶射
被膜を鋼材表面に形成する。

（＋）溶射材料 銅合金粉末：Ｃｕ−Ａ１合金、またはＣｕ５ｉ合金、平
均粒径１０μｍ 硬質粒子：超硬合金（ＷＣ−１２％Ｃｏ）粒子、平均粒
径１５μｍ （ＩＩ）銅合金粉末の内部酸化処理 １０−’Ｐａに減圧した酸化性雰囲気中、９００°Ｃに
４０時間加熱保持。

（Ｉ［ｌ）溶射条件 プラズマ溶射 溶射電流・電圧：８００Ａ・５２Ｖ キャリヤガス：　Ａ　ｒ　　１００ｐｓｉ（ＩＶ）溶射
被膜の特性 溶射被膜面に研磨加工を加えた後、硬度測定、ピンオン
ディスク摩耗試験、並びに親油疎水性評価のための水と
の接触角度（°）の測定を行って第１表に示す結果を得
た。なお、ピンオンディスク摩耗試験は次の条件で行っ
た。

ピン材質：軸受鋼（ＳＵＪ　２） ピン押付圧カニ２ｋｇ／ｍｊ 試験面に対するピンの相対摺接速度：２ｍ／秒摺接距離
：　４００ｍ 第１表中、賦香（Ｎｏ、）　　１〜４は、内部酸化処理
した銅合金粉末と硬質粒子との混合粉末を溶射材料とす
る発明例であり、表中の［マトリックス金属Ｊ欄のカッ
コ内は、マトリックス内の酸化物微粒子とその容積率を
示している。Ｎｏ、　１１およびＮｏ、　１２は内部酸
化処理のない銅合金粉末と硬質粒子の混合粉末を溶射材
料とする比較例、Ｎ０１３は、超硬合金粒子単体粉末を
溶射材料とする比較例である。

表中、「耐摩耗性」欄の数値は、超硬合金粒子単体の溶
射被膜（Ｎｏ、１３）の摩耗抵抗性を１とする指数であ
り、その数値が１に近い程、耐摩耗性が高いことを表し
ている。

上記試験結果から明らかなように、発明例の溶射被膜（
Ｎｏ、１〜４）は、比較例の溶射被膜（Ｎｏ、　１１１
２）に比し著しく高い硬度・耐摩耗性を有している。発
明例のＮｏ、１．２と比較例１１．１２の溶射被膜の構
成上の相違は、マトリ、クス金属の内部酸化処理による
酸化物微粒子の有無のみであり、マトリ・７クスの合金
組成および硬質粒子の材質・配合割合は同一である。こ
の両者の比較から、銅合金粉末の内部酸化処理により微
細酸化物粒子をマドリンクスに分散させたことによる硬
度・耐摩耗性の顕著な改善効果をみることができる。ま
た、発明例Ｎｏ、　１〜４は、水との接触角が大きく、
平版印刷用インキローラの周面被膜層として必要な親油
・疎水性も十分に備えている。なお、超硬合金単相の溶
射被膜（Ｎｏ、　１３　）は、硬度・耐摩耗性は高いけ
れども、親油・疎水性に乏しく、発明例の親油・疎水性
と耐摩耗性とを高度に兼備したＮｏ、　１〜４の溶射被
膜品質に及ばない。

〔発明の効果〕

本発明の溶射被膜は、マトリックスをなず銅合金による
良好な親油疎水性を有していると同時に、マトリックス
内の微細酸化物粒子とマトリックスに混在するセラミン
クや超硬合金粒子の相剰効果によるすくれて安定した摩
耗抵抗性を有している。

従って、例えば平版印刷用インキローラの周面に適用す
るこ吉により、ドクターブレードの当接摩耗が減少する
と共に、水の侵入によって正常なインキ供給が妨げられ
ることもなく、長期に亘る安定したインキ供給が可能と
なり、ローラメンテナンスの軽減なみならず印刷品質の
向上・印刷損紙の低減等に大きな効果が得られる。むろ
ん、印刷用ローラに限られず、耐摩耗性と親油疎水性が
望まれる各種用途における部材の表面保護被膜層として
部材の安定な使用・耐久性の改善に寄与する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、合金元素の酸化物微粒子を含む銅合金からなるマト
   リックスに、セラミックまたは／および超硬合金粒子が
   均一に分散混在した複合組織を有することを特徴とする
   耐摩耗性・親油疎水性溶射被膜。 ２、内部酸化処理された易酸化性元素含有銅合金粉末と
   、セラミックまたは／および超硬合金粉末との混合粉末
   、またはその焼成物であることを特徴とする耐摩耗性・
   親油疎水性溶射被膜形成用溶射材料。