JPH03126857A - 放電爆発溶射コーティング方法 - 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〕 本発明は、被加工品表面のコーティング方法に関し、更
に詳細には溶射材料に大電流を印加して放電爆発させ、
これを被加工品の表面に爆発溶射するコーティング方法
に関する。

〔従来の技術〕

金属箔や金属ワイヤーに、コンデンサからの放電等によ
って、瞬間的に大電流を流すと、これらの箔やワイヤー
は、爆発して霧状に飛散する。この現象は放電爆発と呼
ばれ、金属部材の表面コーティング技術として利用され
ている。例えば、錆びやすい鉄合金基材の表面に、クロ
ムを放電爆発により付着させ、緻密なりロム層を形成さ
せることによって、防錆の効果を挙げることができる。

金属ワイヤーの放電爆発については、「材料」第２４巻
、第２６６号、１（１０３〜１０１２Ｎ（１９７５年１
１月）に栖原と楕円によって詳しく述べられている。放
電爆発は瞬間的に高い電気エネルギーをワイヤーや茗に
印加するため、溶融粒子化した被通電材料は毎秒数百ｍ
の高速度で、基材に衝突する。その結果、高温溶融状態
となった金属粒子は、基材に食い込むように付着して凝
固するため、強固な表面層が形成される。

従来知られている放電爆発の方法はすべて、固体の金属
ワイヤーや箔に大電流を印加して放電爆発を起こす方法
である。これらの方法は、溶射材料がワイヤーや箔状に
容易に加工できるものである場合には都合の良い方法で
ある。しかし、溶射材料が硬く、あるいはもろいために
ワイヤーや箔状に加工することが困難である場合には、
これらの方法を適用することはできない。

特公昭６４−３９４３号には、チタン又は、ジルコニウ
ム箔に、カーボンファイバーシートを積層させた溶射材
料に通電して、炭化チタン又は、炭化ジルコニウムを基
材にコーティングする方法が開示されている。これによ
ると、放電爆発中に金属とカーボンが反応して、炭化物
を生成しながら、基材に付着することが述べられている
。しかし、この方法も、溶射材料が、ワイヤーや箔状に
加工することができない場合には適用することができな
い。

〔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、ワイヤーや箔の製造が困難
な材料の溶射も行うことができる爆発溶射コーティング
方法を提供することである。

本発明の目的はさらに、被加工品の表面に均一な組成を
有する合金被膜を形成することができる爆発溶射コーテ
ィング方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は、導電性材料を加熱溶融し、この溶融体
に大電流を印加して、被加工品表面に導電性材料を爆発
溶射することを特徴とする放電爆発溶射コーティング方
法により達成される。

本発明に使用される導電性材料は、金属、合金あるいは
これらの混合物、もしくはこれらと非導電性あるいは半
導電性材料との混合物であって、溶融状態で電気伝導性
を有する材料であればよく、粉末状、線状、板状等、い
かなる形態のものでもよい。

本発明方法によりコーティングされる被加工品は、溶射
された導電性材料が付着し、被膜層を形成することがで
きるものであればよく、たとえば、金属、合金、セラミ
ック、ガラス等で製造されたものがあげられる。

本発明の実施にあたっては、まず導電性の溶射材料を好
ましくは適当な容器に入れ、加熱溶融する。加熱溶融は
任意の手段により行うことができる。本発明の好ましい
実施態様によれば、溶射材料よりも電気伝導性が低い材
料でつくられた容器中に溶射材料を充填し、まず容器に
通電してこれを加熱し、その伝熱によって溶射材料を溶
融状態とする。溶射材料が溶融すると、容器に印加され
た電流は導電性の低い容器中よりも、導電性の高い溶融
した溶射材料中を流れるようになる。このようになった
状態で大電流を印加すると溶射材料が放電爆発し、被加
工品表面が溶射コーティングされる。

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、るつぼ中で
導電性材料を加熱溶融状態とし、これに大電流を印加す
ることによって、これを放電爆発させて、対向する被加
工品表面に溶射する。

以下、黒鉛ボートを使用したアルミニウム合金溶融体の
放電爆発の具体例について詳細に説明する。

第１図に放電回路の一例を示す。充電電源１より、充電
抵抗２を介してコンデンサ３に適当な電気量たとえば５
〜５０ｋＪを充電する。充電が完了した後、スイッチＳ
Ｗ１が開いた状態で、スイッチＳＷ２を閉じ、交流電源
５より放電爆発チャンバ４の電極７に電極コネクタ８を
介して通電して、アルミニウム合金９を充てんした黒鉛
製ボート状ヒーター６を加熱する。アルミニウム合金９
は、粉末状アルミニウムとシリコンのように、目的の組
成をもった混合粉体でも良いし、粒状合金であってもよ
い。電流はボート兼ヒーター６の材料である黒鉛中を流
れ、黒鉛が発熱する。ヒーター６からの伝熱によって、
合金原料９が溶融して、黒鉛ボート６に密着するとこの
溶融体を介して電流が流れ始める。黒鉛にくらべ、アル
ミニウム合金の電気抵抗は１００分のｌ程度であり、ヒ
ーター６に供給する電流の大部分は溶融した合金部を流
れるようになる。電流を適当に調節することによって、
合金９を溶融状態に保つことができる。

該試料が溶融したことを確認した上で、スイッチＳＷ２
を開放にして、数秒以内にＳＷＩを閉じ、次いでギャッ
プスイッチＳ　Ｗ　３を閉じる。この一連の操作は自動
的に行ってもよい。スイッチＳＷ３を閉じることによっ
て、コンデンサ３より大電流が供給される。合金９と黒
鉛ヒーター６に流れる電流比が１００：１以上の割合に
なるよう、ヒーター６の形状と黒鉛の電気抵抗を選択す
ると、印加された電気エネルギーの大部分が、合金部分
で熱エネルギーとして消費され、溶融合金９は爆発的に
上部に噴出する。上部に被加工品ＩＯを配置しておくと
、その表面に合金被膜が生成する。

〔発明の効果〕

本発明は、電気抵抗の小さな導電性材料に、瞬間的に大
電流を流して放電爆発させる際、当該導電材料を予備的
に加熱して、溶融状態とした上で放電爆発させることを
特徴としている。

したがって、ワイヤーや箔の製造が困難な合金や化合物
の溶射も容易に行うことができる。特に溶融状態では均
一に混じり合うことができても、冷却凝固の過程で複数
の組成に分離してしまう合金を用いた場合にも、均一な
爆発溶射ができる。

実施例１ 通常の方法によっては、アルミニウムに固溶できるシリ
コンの割合は最大限１．６モル％である。

そこで１０モル％のシリコン粉末と９０モル％のアルミ
ニウム粉末を混合して第２図に示した黒鉛ボート兼ヒー
ター６に注入した。黒鉛ヒーター６に通電（４ＶＳ　１
５０Ａ、１０分間〉して、上記混合粉末を溶融させた。

溶融状態のシリコン−アルミニウムが、厚み３ｍｍ、巾
１０ｍｍ、長さ６０ｍｍになるよう原料粉末の量を調整
した。６０μＦのコンデンサーに１２ｋＶで充電の後、
黒鉛ボート６内の電極７に放電した。溶融体原料９の上
部１２０ＩＩＩＩＩ＋の位置に、純アルミニウム板１０
を固定しておいた。この表面に厚み８μｍのシリコンア
ルミニウム合金が、被覆された。

実施例２ 鉄、ホウ素、炭素の粉末を各々、モル比８：１３：６と
なるように混合して、実施例１と同じ方法で加熱溶融し
た。６０μＦのコンデンサーに２０ｋＶで充電の後、黒
鉛ボート６内の電極７に放電した。溶融体９の上部１２
０＋ｎｍの位置に銅板１０を固定しておいた。この表面
に鉄−ニッケルーホウ素合金が放電溶射された。この被
覆層の厚みは平均４μｍであり、Ｘ線回折の結果、この
合金層はアモルファスであることが分った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するのに使用する放電回路
の一例を示す図面である。 第２図は、本発明方法を実施するのに使用する放電爆発
チャンバとその上部に配置された被加工品の一例を示す
一部切欠図である。 第１ 図 第２ 図 兼ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性材料を加熱溶融し、この溶融体に大電流を
   印加して、被加工品表面に導電性材料を爆発溶射するこ
   とを特徴とする放電爆発溶射コーティング方法。
2. （２）導電性材料の電気抵抗にくらべて、はるかに大き
   な電気抵抗をもつ材料でつくられた容器に該導電性材料
   を入れ、通電加熱して溶融させた後に、被加工品表面に
   溶融体を爆発溶射することを特徴とする放電爆発溶射コ
   ーティング方法。