JPH0356680A - セラミックライニング材 - 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、金属、セラミックス等の母材表面に形成する
セラミックライニング材に関するもので、例えば、固形
物が混在する高腐食液・ガスを充満するタンク、配管、
撹拌羽根、邪魔板等の腐食、摩耗の著しい部位に適用す
ると有効である。

（従来の技術） 高腐食・高摩耗条件下に使われる材料として、近年、高
耐食性・高耐摩耗性を有するセラミックスを使うケース
が増加してきている。

一般に、タンクや配管をセラミックスで造る場合、セラ
ミックスの脆弱な特性よりこれらを一体成形するのは困
難である。したがって、通常のタンクや配管は、その母
材を金属材料とし、その内壁面にセラミックタイル等を
被覆し、内壁面の耐摩耗性や耐食性を向上させている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のセラミックタイルによ
ると、母材とタイルとの接着やタイル間の充填に適用で
きる高耐食・高耐摩耗性の材料がなく、使用中の充填材
の腐食や摩耗によりタイルが剥離するという問題がある
．特に、高腐食環境下に多く使用されるガラスライニン
グ材を被覆したタンク等では、タンク内の流体を内部撹
拌する場合が多く、その撹拌される流体中に比較的硬い
固形物が含まれていると、タンク底部の撹拌翼の付近で
ガラス層が摩耗し、金属母材が露出しやすいという問題
があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、ノンボーラスなガラス材中に該ガラス材と別異
のセラミックスの薄片を分散させた複合材とすることに
より、耐摩耗性、耐衝撃性、耐食性が良好、かつ表面層
形成時の作業性が良好なセラミックライニング材を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明の第１の発明におけるセラミックラ
イニング材は、母材を表面処理するための肉盛用材料で
あって、その成分がガラス材と、このガラス材中に分散
されたセラミックスの薄片から成ることを特徴とする。

本発明の第２の発明におけるセラミックライニング材は
、前記セラミックスの薄片をガラス材層の表層部または
中間層部に隙間を小さくして並べたことを特徴とする。

本発明の第３の発明におけるセラミックライニング材は
、前記セラミックスの薄片は、少なくとも表層部が多孔
質であることを特徴とする。

本発明の第４の発明におけるセラミックライニング材は
、前記セラミックスの薄片の表層部はガラス材と濡れ性
が良好であることを特徴とする。

本発明の第５の発明におけるセラミックライニング材は
，前記セラミックスの薄片の表層部はガラス材と物理的
に固定される凹凸があることを特徴とする。

本発明の第６の発明は、母材表面に前記第１〜５発明の
いずれかのセラミックライニング材を肉盛した表面処理
品であることを特徴とする。

前述したセラミックスの薄片は、薄板状、フレーク状等
の切片等が望ましいが、これらの形状に限られるもので
ない。母材については、金属、セラミック、複合材料等
何でも適用でき、その材質は限定されない。ただし、前
述したセラミックライニング材を肉盛したとき、ガラス
層の溶融から固化するまでに熱膨張差によるクラックや
過大な残留応力が発生しない材質の組合わせが必要であ
る。

〔実施例〕

以下、本発明のセラミックライニング材の実施例、およ
びセラミックライニング材を用いて表面？質層を形成し
た表面処理品について説明する。

まずセラミックス薄片について述べる。

セラミックス薄片の原料粉末はＡ２■Ｏ．，ＳＬｓＮ４
、部分安定化ジルコニア（ＰＳＺ）　、ＳｉＣ等を用い
る。所定の原料粉末をプレス成形法、ドクターブレード
法、押出成形法等により成形した後、この成形体を所定
の焼成条件によって焼成し、多孔質化の調節された薄板
焼成体を得る。例えば９６％ＡＩ２ｚＯｓ質の厚さ０．
５ｍｍの成形シートを１２００℃〜１　５００℃で焼成
すると、開孔率が３０〜５０％程度の薄板焼成体が得ら
れる。

この場合、薄板焼成体を多孔質に制御する理由は、この
薄板焼成体（セラミックス薄片）を後述するようにガラ
ス材中に入れた場合、ガラス溶融時に薄板焼成体の細孔
にガラスが入って、該薄板焼成体とガラスの結合を強化
し、両者が剥離されるのを防止するためである。

本発明のセラミックライニング材を得る方法としては，
例えば■金属母材上にガラス材を塗布し、そのガラス材
上に前記セラミックス薄片としての薄板焼成体を並べ、
その薄板焼成体の上に再びガラス材を塗布する方法、■
ガラス材中に前記薄板焼成体を混合し、この混合材を金
属母材上に塗布する方法等がある。

前記■または■のいずれかの方法によってセラミックラ
イニング材を造るかの選択は、セラミックライニング材
がさらされる環境下の摩耗負荷の大きさによって決定さ
れる。■の方法は摩耗条件が相対的に厳しい場合に用い
ると効果的であり、この方法により厚みの大きいセラミ
ックス薄片を隙間なく並べ置くことによって耐摩耗性が
向上される。

ガラス材に用いるガラスの種類としては、耐食ガラス、
耐摩耗ガラス等が望ましい。耐食性ガラスとしては、Ｓ
　ｉ　Ｏ　ｚを主成分とし、Ａ　Ｉ２ｚ　Ｏ　ｓ・Ｋ２
０−ＺｒＯ２　・ＴｉＯ２　・Ｎａ，Ｏ−ＣａＯ−Ｍｇ
Ｏなどのアルカリ土類金属化合物または希土類金属化合
物などを所望の耐食性能を有するように組成を調整した
ガラスが挙げられる。また耐摩耗ガラスとしては、Ｚｒ
Ｏｓ　・Ａｎ＊　Ｏ．を前記耐食性ガラスの組成に混在
させた耐摩耗性を良好に調整したガラスが挙げられる。

次に前述した■の方法によって本発明のセラミックライ
ニング材を肉盛する方法について述べる。

まずセラミックライニング材を塗布すべき金属母材の表
面は、あらかじめ研磨加工し、その金属表面の凹凸を滑
らかにしておく。

この金属母材表面層にガラス材を所定の層厚になるよう
均一に塗布し焼成し、第１のガラス被覆層を形成する。

その後前述したセラミックライニング材を均一に塗布し
、更にガラス層を塗布し焼成する。これらを２〜４回繰
り返し、セラミックライニング材を積層することによっ
て、第１図に示すように、金属母材１の表面層にガラス
層２、その上層にセラミックス薄板３が配列される中間
層４、最表層にガラス層５が形成される。

得られらた表層６は、耐摩耗性に優れていることはもち
ろん、耐衝撃性も良好で、かつ、最表層５のガラス材が
摩耗により表面化しても前記セラミックス薄板３がガラ
ス材と良好な濡れ姓を保持してガラス材中に堅固に分散
強化されているので、耐摩耗性、耐食性が良好になる。

また、ガラス材がセラミックライニング材中にも含浸し
ているので、薬液に対する耐浸透性も良好である。

次に本発明のガラスライニング材を用いた試験結果を示
す。

塗抜条立 第３図に示すようなインベラ翼型タンクｌ５によって試
験した。第３図において、タンクの容量はｉ　ｏｏｏｐ
、直径＄：１２００ｍｍ、高さＨ：１０９５ｍｍである
。ガラスライニング材は、第３図に示すタンク内底壁１
６に厚さ１ｍｍになるよう塗布した。セラミック薄片は
２層とした。表面のガラス層は０．２ｍｍとした。

タンク内に入れた液は、ＨＣ．ｉ２２０％溶液に、Ｔ　
ｉ　Ｏｘ　　・ＡＩｌｘ　Ｏｓからなるスラリーを０．
　　９％混合したものを用いた。この液の温度は１２０
℃であった。

そして第３図に示す撹拌棒１７を回転速度を１Ｑ　Ｑ　
ｒ　ｐｍで回転撹拌した。

詮簾益１ 本発明の前記ガラスライニング材を用いて試験を行なっ
た実施例では、６か月後に表層のガラス層が０．２ｍｍ
摩耗したが、セラミックス薄片の存在層の腐食および摩
耗はなく、セラミックス薄片の剥離はなかった。

これに対し、従来のガラスライニング材を塗布した比較
例では、３．５か月後に母材が露出した。

なお、前述した本発明のセラミックライニング材は、セ
ラミックス薄片として薄板を設ける構成にしたが、他の
実施例としては、第２図に示すように、ガラス層２とガ
ラス層５の間の中間層１ｏに薄片としてフレーク１１を
分散配合しても良い。

このようにガラス層を主成分とする層の中間層に硬質の
セラミックチップを均一に分散させることによっても表
層を硬化できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のセラミックライニング材
によれば、摩耗の著しい母材表面に該セラミックライニ
ング材を層状に形成することにより、耐摩耗性、耐食性
の良好な表面処理層が簡単な作業で形成できるという効
果がある。

またこのようなセラミックライニング材で形成された表
面処理層は、良好な耐摩耗性、耐食性が発揮されること
はもちろん、特にセラミックライニング材の最表層が剥
離したとしても、セラミックライニング材を構成するガ
ラス材中に堅固に均一分敗される高硬度のセラミックス
薄片が摩耗を抑制し、これによって耐摩耗性、耐食性が
一層向上されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すものでセラミック
ス薄板を分敢させたガラスライニング材をもつ表面処理
品の表層部を示す概略模式断面図、第２図は本発明の第
２の実施例を示すものでフレーク状のセラミックス薄片
を分散させたセラミックライニング材をもつ表面処理品
の表層部を示す概略模式断面図、第３図は試験に用いた
インペラ翼型タンクを示す概略断面図である。 ｌ 金属母材、 ３ セラミックス薄板 （薄片）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材を表面処理するための肉盛用材料であって、
   その成分がガラス材と、このガラス材中に分散されたセ
   ラミックスの薄片から成ることを特徴とするセラミック
   ライニング材。
2. （２）前記セラミックスの薄片をガラス材層の表層部ま
   たは中間層部に隙間を小さくして並べたことを特徴とす
   る請求項１に記載のセラミックライニング材。
3. （３）前記セラミックスの薄片は、少なくとも表層部が
   多孔質であることを特徴とする請求項１または２に記載
   のセラミックライニング材。
4. （４）前記セラミックスの薄片の表層部は、ガラス材と
   濡れ性が良好であることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか一項に記載のセラミックライニング材。
5. （５）前記セラミックスの薄片の表層部は、ガラス材と
   物理的に固定される凹凸があることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれか一項に記載のセラミックライニング材
   。
6. （６）母材表面に請求項１〜５のいずれか一項に記載の
   セラミックライニング材を肉盛したことを特徴とする表
   面処理品。