JPH03277764A - 溶射皮膜方法 - Google Patents
溶射皮膜方法Info
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
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、溶射皮膜方法に関し、より詳しくは金属母材
とその表面に形成される溶射皮膜との間の密着力を向上
させる方法に関する。
とその表面に形成される溶射皮膜との間の密着力を向上
させる方法に関する。
金属母材に固有の性質と異る特性、例えば耐摩耗性また
は摺動性等を付与するために、その表面に溶射により前
記特性を有する材料の皮膜を形成することは広く行われ
ている。この溶射により形成される皮膜、すなわち溶射
皮膜は、金属母材表面に比較的容易に形成され、例えば
機械部材として得られるときの特性を改善することがで
きるが、金属母材表面との密着力が弱く剥離し易い傾向
があった。そのため、大気中で溶射する場合には、ショ
ツトブラスト等による金属母材の面粗さ設定、溶射材料
を溶融させる熱源および溶融噴射材料を金属母材表面に
吹付ける作動ガス量の調整がされている。また、１０−
’Ｔｏｒｒ程度に減圧されたチャンバ内で溶射を行う
減圧溶射も提案されている。
は摺動性等を付与するために、その表面に溶射により前
記特性を有する材料の皮膜を形成することは広く行われ
ている。この溶射により形成される皮膜、すなわち溶射
皮膜は、金属母材表面に比較的容易に形成され、例えば
機械部材として得られるときの特性を改善することがで
きるが、金属母材表面との密着力が弱く剥離し易い傾向
があった。そのため、大気中で溶射する場合には、ショ
ツトブラスト等による金属母材の面粗さ設定、溶射材料
を溶融させる熱源および溶融噴射材料を金属母材表面に
吹付ける作動ガス量の調整がされている。また、１０−
’Ｔｏｒｒ程度に減圧されたチャンバ内で溶射を行う
減圧溶射も提案されている。
前述した従来技術についてみれば、大気中において例え
ばショツトブラストにより金属母材表面を処理した後プ
ラズマ溶射を行った場合には、形成される溶射皮膜と金
属母材との密着力は３〜４ｋｇ７ｍ”前後である。この
程度の密着力では摺動部の機械部材としたときには溶射
皮膜が剥離し易く、溶射の適用上の問題点となっている
。また金属母材を適当な手段で予熱し表面を活性化させ
て溶射を行うことにより、密着力を向上させることも行
われているが、大気中で金属母材を予熱した場合には必
ず表面に酸化皮膜が生成し溶射皮膜の密着を阻害するこ
ともあって充分な解決策となっていない。
ばショツトブラストにより金属母材表面を処理した後プ
ラズマ溶射を行った場合には、形成される溶射皮膜と金
属母材との密着力は３〜４ｋｇ７ｍ”前後である。この
程度の密着力では摺動部の機械部材としたときには溶射
皮膜が剥離し易く、溶射の適用上の問題点となっている
。また金属母材を適当な手段で予熱し表面を活性化させ
て溶射を行うことにより、密着力を向上させることも行
われているが、大気中で金属母材を予熱した場合には必
ず表面に酸化皮膜が生成し溶射皮膜の密着を阻害するこ
ともあって充分な解決策となっていない。
減圧溶射では、例えば前記のようにチャンバ内を１０−
’Ｔｏｒｒ程度に減圧するとともにＡｒガスで５０Ｔｏ
ｒｒ程度に置換して行う溶射を併用することにより鋼材
にＮｉ−Ｃｒ系材料を溶射すれば４０ｋｇ ／ ｍ ２
程度の密着力が得られる。しかし、減圧溶射は密着力は
著しく向上させるものの、その密着力は、そこまでは要
求されない過度のものであるとともに、設備費、運転費
等が大気中溶射に比べて膨大になるという問題点がある
。
’Ｔｏｒｒ程度に減圧するとともにＡｒガスで５０Ｔｏ
ｒｒ程度に置換して行う溶射を併用することにより鋼材
にＮｉ−Ｃｒ系材料を溶射すれば４０ｋｇ ／ ｍ ２
程度の密着力が得られる。しかし、減圧溶射は密着力は
著しく向上させるものの、その密着力は、そこまでは要
求されない過度のものであるとともに、設備費、運転費
等が大気中溶射に比べて膨大になるという問題点がある
。
本発明はこれらの問題点を解消するもので、例えば、機
械部材として望ましい１０ｋｇ／ｍ＋ｎ２に近いか或い
はそれ以上の密着力を溶射皮膜と金属母材表面間に生成
させる方法の提供を目的とする。
械部材として望ましい１０ｋｇ／ｍ＋ｎ２に近いか或い
はそれ以上の密着力を溶射皮膜と金属母材表面間に生成
させる方法の提供を目的とする。
〔課題を解決するための手段］
前述された目的を達成するため本発明は、金属母材の表
面に所定材料を溶射して溶射皮膜を成形した後に、溶射
部に加熱処理を施すことにより溶射皮膜の金属母材に対
する密着力を向上させることを要旨とする。
面に所定材料を溶射して溶射皮膜を成形した後に、溶射
部に加熱処理を施すことにより溶射皮膜の金属母材に対
する密着力を向上させることを要旨とする。
〔作 用］
金属母材の表面に通常の溶射、例えば大気中でのプラズ
マ溶射により溶射皮膜が形成された溶射部分を加熱する
ことによって、溶射皮膜と金属母材表面との境界層に加
熱処理を施すことができる。このときの加熱温度を、溶
射した所定材料および金属母材の両者について加熱拡散
される温度とすることにより前記境界層に拡散層が形成
される。一般に加熱拡散処理は耐熱性または耐酸化性を
向上させるために行われることが多いが、本発明方法に
おいてはこの加熱処理によって溶射皮膜−金属母材間に
拡散層が形成され、この拡散層が溶射皮膜および金属母
材表面に微視的には食い込んで界面部を複雑に連繋した
状態とし、その結果両者の密着力を著しく向上させる。
マ溶射により溶射皮膜が形成された溶射部分を加熱する
ことによって、溶射皮膜と金属母材表面との境界層に加
熱処理を施すことができる。このときの加熱温度を、溶
射した所定材料および金属母材の両者について加熱拡散
される温度とすることにより前記境界層に拡散層が形成
される。一般に加熱拡散処理は耐熱性または耐酸化性を
向上させるために行われることが多いが、本発明方法に
おいてはこの加熱処理によって溶射皮膜−金属母材間に
拡散層が形成され、この拡散層が溶射皮膜および金属母
材表面に微視的には食い込んで界面部を複雑に連繋した
状態とし、その結果両者の密着力を著しく向上させる。
ところで、溶射はその進捗の各段階で、溶射皮膜−金属
母材間の各部分ごとで温度差のバラツキがある。この状
態を均一加熱することにより全部域の温度を均斉させ、
そして両者の界面部の組織を互に拡散し浸透させること
により両者の密着力を向上させることができる。したが
って、溶射後の加熱は拡散を起す高温が必要であり、例
えば７００°Ｃ以上で２時間程度の加熱を要する。この
加熱は、溶射皮膜の特性を害うことなくこれを保持する
とともに溶射皮膜と金属母材とを均一温度に加熱するこ
とが必要で、電気炉、真空加熱炉または高周波加熱炉が
加熱に好適である。中でも、溶射皮膜および金属母材の
材質に適応する拡散温度まで短時間で上昇させるのには
高周波加熱または高周波加熱と他の加熱手段との併用が
好ましい。高周波加熱以外の加熱手段では熱伝達が伝導
または対流によるため前記所定温度に達するまでに時間
を多く要する。また短時間で加熱が達成できる手段でも
プラズマジェット、レーザ、ガスバーナ等の溶射皮膜側
から加熱するものは温度分布が均一にならず、さらに皮
膜を変質させる懸念がある。
母材間の各部分ごとで温度差のバラツキがある。この状
態を均一加熱することにより全部域の温度を均斉させ、
そして両者の界面部の組織を互に拡散し浸透させること
により両者の密着力を向上させることができる。したが
って、溶射後の加熱は拡散を起す高温が必要であり、例
えば７００°Ｃ以上で２時間程度の加熱を要する。この
加熱は、溶射皮膜の特性を害うことなくこれを保持する
とともに溶射皮膜と金属母材とを均一温度に加熱するこ
とが必要で、電気炉、真空加熱炉または高周波加熱炉が
加熱に好適である。中でも、溶射皮膜および金属母材の
材質に適応する拡散温度まで短時間で上昇させるのには
高周波加熱または高周波加熱と他の加熱手段との併用が
好ましい。高周波加熱以外の加熱手段では熱伝達が伝導
または対流によるため前記所定温度に達するまでに時間
を多く要する。また短時間で加熱が達成できる手段でも
プラズマジェット、レーザ、ガスバーナ等の溶射皮膜側
から加熱するものは温度分布が均一にならず、さらに皮
膜を変質させる懸念がある。
したがって、本発明の溶射皮膜方法によるときは、−Ｓ
の溶射のみの場合に比べて２倍以上に達する溶射皮膜−
金属母材間の密着力が得られる。しかも、密着力を向上
させるための加熱は減圧溶射のような複雑な装置と高い
運転コストを必要としないで、所要の特性を充分に発現
できる密着力を有する溶射皮膜を容易に形成することが
できる。
の溶射のみの場合に比べて２倍以上に達する溶射皮膜−
金属母材間の密着力が得られる。しかも、密着力を向上
させるための加熱は減圧溶射のような複雑な装置と高い
運転コストを必要としないで、所要の特性を充分に発現
できる密着力を有する溶射皮膜を容易に形成することが
できる。
次に本発明の具体的な実施例につき図面を参照しつつ説
明する。
明する。
一実施例１−
３３４１鋼を用いて直径４２閣、高さ２５ｍの金属母材
をつ（りだし、Ｎｉが８０重量部、Ｃｒが２０重量部と
した粉末をプラズマ溶射して溶射皮膜を形成して機械部
材を得た。この機械部材５個について、それぞれ高周波
炉に納め７００°Ｃで３０分間加熱しその後大気中で放
冷した。加熱処理した機械部材の溶射皮膜と金属母材と
の境界部についてメタノール９０容量部と硝酸１０容量
部との混合液による腐食面を顕微鏡により検査した。そ
の結果は第１図に示されるように界面部において拡散が
行われていることが確認された。溶射皮膜と金属母材と
の密着力は平均７．５ｋｇ／ｍ”であった。密着力の測
定方法は、先づ溶射皮膜が形成される金属母材面に、こ
の面に直角な方向に所要大きさの孔をあけるとともに、
この孔と同形の断面を持つプランジャ一体を孔内に挿入
する。
をつ（りだし、Ｎｉが８０重量部、Ｃｒが２０重量部と
した粉末をプラズマ溶射して溶射皮膜を形成して機械部
材を得た。この機械部材５個について、それぞれ高周波
炉に納め７００°Ｃで３０分間加熱しその後大気中で放
冷した。加熱処理した機械部材の溶射皮膜と金属母材と
の境界部についてメタノール９０容量部と硝酸１０容量
部との混合液による腐食面を顕微鏡により検査した。そ
の結果は第１図に示されるように界面部において拡散が
行われていることが確認された。溶射皮膜と金属母材と
の密着力は平均７．５ｋｇ／ｍ”であった。密着力の測
定方法は、先づ溶射皮膜が形成される金属母材面に、こ
の面に直角な方向に所要大きさの孔をあけるとともに、
この孔と同形の断面を持つプランジャ一体を孔内に挿入
する。
プランジャ一体の端面と前記金属母材面とが同一平面状
態となるようにした後、プランジャ一体端面を含む金属
母材面に指定粉末を熔射し全面にわたって溶射皮膜を形
成する。次いで、適宜手段により金属母材とプランジャ
一体との間に、プランジャ一体が引抜かれる方向の引張
力をかける。そして、プランジャ一体端面とこの部分に
形成されている皮膜とが剥離する時の引張り強度をｋｇ
／ｆｆ１ｍ”で測定し、この値を密着力とする手段によ
った。
態となるようにした後、プランジャ一体端面を含む金属
母材面に指定粉末を熔射し全面にわたって溶射皮膜を形
成する。次いで、適宜手段により金属母材とプランジャ
一体との間に、プランジャ一体が引抜かれる方向の引張
力をかける。そして、プランジャ一体端面とこの部分に
形成されている皮膜とが剥離する時の引張り強度をｋｇ
／ｆｆ１ｍ”で測定し、この値を密着力とする手段によ
った。
一実施例２一
実施例１と同様の溶射皮膜を形成した機械部材５個につ
いて真空加熱炉に納め、５時間かけて１２００℃に炉内
温度を上げ、３０分保持した。その後９時間を要して１
００°Ｃに炉冷した。
いて真空加熱炉に納め、５時間かけて１２００℃に炉内
温度を上げ、３０分保持した。その後９時間を要して１
００°Ｃに炉冷した。
冷却後の機械部材の溶射皮膜と金属母材との境界部につ
いてメタノール９０容量部と硝酸１０容量部との混合液
による腐食面を顕微鏡により検査した。その結果は第２
図に示されるように界面部において充分な拡散が行われ
ていることが確認された。溶射皮膜と金属母材との密着
力は平均１１ 、５ ｋｇ ／ ＩＩｍ ２であった。
いてメタノール９０容量部と硝酸１０容量部との混合液
による腐食面を顕微鏡により検査した。その結果は第２
図に示されるように界面部において充分な拡散が行われ
ていることが確認された。溶射皮膜と金属母材との密着
力は平均１１ 、５ ｋｇ ／ ＩＩｍ ２であった。
比較例−
実施例１における溶射皮膜を形成したのみの機械部材に
ついて、実施例１および２と同様にメタノール９０容量
部と硝酸］０容量部との混合液による腐食面を顕微鏡に
より検査した。
ついて、実施例１および２と同様にメタノール９０容量
部と硝酸］０容量部との混合液による腐食面を顕微鏡に
より検査した。
その結果は第３図に示されるように溶射皮膜と金属母材
間には拡散現象は認められず、両者の密着力は平均３〜
４ｋｇ／ｍ”であった。
間には拡散現象は認められず、両者の密着力は平均３〜
４ｋｇ／ｍ”であった。
図面は本発明の具体的な実施例の説明図であり、
第１図および第２図は本発明方法により得られる溶射皮
膜−金属母材間の界面部の金属組織の顕微鏡写真であり
、第３図は比較例の同一部の金属組織の顕微鏡写真であ
る。 し匡」 漣 禾 図 第２図
膜−金属母材間の界面部の金属組織の顕微鏡写真であり
、第３図は比較例の同一部の金属組織の顕微鏡写真であ
る。 し匡」 漣 禾 図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属母材の表面に所定材料を溶射して溶射皮膜を形
成した後に、溶射部に加熱処理を施すことを特徴とする
溶射皮膜方法。 ２ 前記加熱処理が、金属母材と溶射皮膜との境界層に
拡散層が形成される温度で行われることを特徴とする請
求項１に記載の溶射皮膜方法。 ３ 前記加熱処理は、高周波加熱により行なわれること
を特徴とする請求項１または２に記載の溶射皮膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8036790A JPH03277764A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 溶射皮膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8036790A JPH03277764A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 溶射皮膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03277764A true JPH03277764A (ja) | 1991-12-09 |
Family
ID=13716297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8036790A Pending JPH03277764A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 溶射皮膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03277764A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002349571A (ja) * | 2002-04-12 | 2002-12-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 軸受装置 |
| US7332199B2 (en) | 2002-02-28 | 2008-02-19 | Koncentra Marine & Power Ab | Thermal spraying of a piston ring |
| US7438979B2 (en) | 2003-05-26 | 2008-10-21 | Komatsu Ltd. | Thermal spray membrane contact material, contact member and contact part, and apparatuses to which they are applied |
| US7507481B2 (en) | 2002-11-20 | 2009-03-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat resistant coated member, making method, and treatment using the same |
| WO2013157312A1 (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間製管用プラグの製造方法 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP8036790A patent/JPH03277764A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7332199B2 (en) | 2002-02-28 | 2008-02-19 | Koncentra Marine & Power Ab | Thermal spraying of a piston ring |
| KR100879155B1 (ko) * | 2002-02-28 | 2009-01-19 | 콘센트라 마린 앤드 파워 아베 | 피스톤 링의 용사 방법 |
| JP2002349571A (ja) * | 2002-04-12 | 2002-12-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 軸受装置 |
| US7507481B2 (en) | 2002-11-20 | 2009-03-24 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Heat resistant coated member, making method, and treatment using the same |
| US7438979B2 (en) | 2003-05-26 | 2008-10-21 | Komatsu Ltd. | Thermal spray membrane contact material, contact member and contact part, and apparatuses to which they are applied |
| US7648773B2 (en) | 2003-05-26 | 2010-01-19 | Komatsu Ltd. | Thermal spray membrane contact material, contact member and contact part, and apparatuses to which they are applied |
| WO2013157312A1 (ja) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | 新日鐵住金株式会社 | 熱間製管用プラグの製造方法 |
| JP2013248619A (ja) * | 2012-04-19 | 2013-12-12 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 穿孔プラグの製造方法 |
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