JPH05214505A - 溶射皮膜形成方法 - Google Patents
溶射皮膜形成方法Info
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- JPH05214505A JPH05214505A JP4020282A JP2028292A JPH05214505A JP H05214505 A JPH05214505 A JP H05214505A JP 4020282 A JP4020282 A JP 4020282A JP 2028292 A JP2028292 A JP 2028292A JP H05214505 A JPH05214505 A JP H05214505A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶射皮膜欠陥の一つであるスピッティング
（未溶融粒子、溶射ガン付着粒子等の溶射皮膜内への巻
き込み）欠陥を防止し、溶射品質安定化並びに廉価な溶
射方法を提供するものである。 【構成】 溶射と同時に、Ｒa １μｍからＲa １５μｍ
の範囲で表面加工を施し、皮膜積層することを特徴とし
た皮膜欠陥のない溶射皮膜形成方法。
（未溶融粒子、溶射ガン付着粒子等の溶射皮膜内への巻
き込み）欠陥を防止し、溶射品質安定化並びに廉価な溶
射方法を提供するものである。 【構成】 溶射と同時に、Ｒa １μｍからＲa １５μｍ
の範囲で表面加工を施し、皮膜積層することを特徴とし
た皮膜欠陥のない溶射皮膜形成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶射皮膜欠陥の一つで
あるスピッティング（未溶融粒子、溶射ガン付着粒子等
の溶射皮膜内への巻き込み）欠陥を防止し、同時に表面
粗さを任意に溶射工程でつくり込むことができ、表面仕
上げ機械加工費用低減等が図れ、品質安定化並びに廉価
な溶射方法を提供するものである。
あるスピッティング（未溶融粒子、溶射ガン付着粒子等
の溶射皮膜内への巻き込み）欠陥を防止し、同時に表面
粗さを任意に溶射工程でつくり込むことができ、表面仕
上げ機械加工費用低減等が図れ、品質安定化並びに廉価
な溶射方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】表面
改質を目的に、セラミックス、サーメットおよび金属な
ど多様な材料を、ＪＩＳ Ｈ８２００に記載されるよう
なフレーム溶射、爆発溶射等のガス溶射法、またはアー
ク溶射、プラズマ溶射等の電気式溶射法により素地表面
に溶射することが行われている。しかしながら溶射は、
材料を溶融または半溶融状態にした材料粒子を素地に吹
き付け皮膜形成させる原理上から、未溶融粒子または溶
射ガン内部付着粒子の製品皮膜への巻き込み（スピッテ
ィング）による溶射品質低下が発生する問題があり、そ
の防止に細心の注意を図らねばならない。その理由は、
スピッティング欠陥が発生すると溶射皮膜硬度低下、溶
射皮膜密着力低下や溶射層の剥離、表面仕上げ加工後の
スピッティングによるピット欠陥等表面欠陥となり、こ
れらの欠陥は、補修困難であるため、再製作となるから
である。
改質を目的に、セラミックス、サーメットおよび金属な
ど多様な材料を、ＪＩＳ Ｈ８２００に記載されるよう
なフレーム溶射、爆発溶射等のガス溶射法、またはアー
ク溶射、プラズマ溶射等の電気式溶射法により素地表面
に溶射することが行われている。しかしながら溶射は、
材料を溶融または半溶融状態にした材料粒子を素地に吹
き付け皮膜形成させる原理上から、未溶融粒子または溶
射ガン内部付着粒子の製品皮膜への巻き込み（スピッテ
ィング）による溶射品質低下が発生する問題があり、そ
の防止に細心の注意を図らねばならない。その理由は、
スピッティング欠陥が発生すると溶射皮膜硬度低下、溶
射皮膜密着力低下や溶射層の剥離、表面仕上げ加工後の
スピッティングによるピット欠陥等表面欠陥となり、こ
れらの欠陥は、補修困難であるため、再製作となるから
である。
【０００３】このスピッティング欠陥発生防止方法とし
ては、未溶融粒子の発生が少ない溶射条件の最適化と同
時に付着粒子除去を主目的とした溶射ガンの手入れが実
施されている。しかしながら頻繁な溶射ガンの手入れ、
清掃を実施しないとスピッティング発生防止は困難で、
品質の安定化や作業効率上問題となっている。本発明に
よる解決すべき課題は、このようなスピッティング欠陥
の発生しない溶射皮膜形成方法を見いだすことにある。
ては、未溶融粒子の発生が少ない溶射条件の最適化と同
時に付着粒子除去を主目的とした溶射ガンの手入れが実
施されている。しかしながら頻繁な溶射ガンの手入れ、
清掃を実施しないとスピッティング発生防止は困難で、
品質の安定化や作業効率上問題となっている。本発明に
よる解決すべき課題は、このようなスピッティング欠陥
の発生しない溶射皮膜形成方法を見いだすことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、これらの問
題を解決するために、種々の研究を行い、スピッティン
グ欠陥を防止し、同時に爆発溶射法のような間欠溶射等
で比較的溶射仕上がり表面粗さの大きい溶射に対して仕
上がり表面粗さを低減でき、表面仕上げ機械加工費用低
減等を図る、安定品質並びに廉価な溶射方法を見いだ
し、大幅な作業効率向上と同時に溶射製品の品質安定化
を達成したものである。
題を解決するために、種々の研究を行い、スピッティン
グ欠陥を防止し、同時に爆発溶射法のような間欠溶射等
で比較的溶射仕上がり表面粗さの大きい溶射に対して仕
上がり表面粗さを低減でき、表面仕上げ機械加工費用低
減等を図る、安定品質並びに廉価な溶射方法を見いだ
し、大幅な作業効率向上と同時に溶射製品の品質安定化
を達成したものである。
【０００５】本発明は、溶射工程内で課題を解決するも
ので、即ち本発明の要旨は、溶射と同時に、Ｒa １μｍ
からＲa １５μｍの範囲で表面加工を施し、皮膜積層す
ることを特徴とした皮膜欠陥のない溶射皮膜形成方法に
ある。
ので、即ち本発明の要旨は、溶射と同時に、Ｒa １μｍ
からＲa １５μｍの範囲で表面加工を施し、皮膜積層す
ることを特徴とした皮膜欠陥のない溶射皮膜形成方法に
ある。
【０００６】本発明者らは、鋭意調査、実験を繰り返し
た結果、スピッティング粒子は皮膜吹き付け直後は密着
力が小さく除去可能である知見を得た。即ちスピッティ
ング欠陥は未溶融粒子または溶射ガン内部付着粒子の製
品皮膜への巻き込みであるが、その発生機構は付着スピ
ッティング異物粒子へのその後の溶射積層により内部欠
陥となるもので、付着直後に除去すればよく、また付着
直後のスピッティング粒子は密着力が極めて小さく除去
可能である実験結果を得た。スピッティングは偶発的に
発生することからスピッティング発生を検知しその都度
除去する方法は、困難でまた作業効率上も好ましくな
い。そこで溶射と同時に軽い表面加工を施し常に溶射積
層と軽研磨、研削加工を行う方法を発案したものであ
る。
た結果、スピッティング粒子は皮膜吹き付け直後は密着
力が小さく除去可能である知見を得た。即ちスピッティ
ング欠陥は未溶融粒子または溶射ガン内部付着粒子の製
品皮膜への巻き込みであるが、その発生機構は付着スピ
ッティング異物粒子へのその後の溶射積層により内部欠
陥となるもので、付着直後に除去すればよく、また付着
直後のスピッティング粒子は密着力が極めて小さく除去
可能である実験結果を得た。スピッティングは偶発的に
発生することからスピッティング発生を検知しその都度
除去する方法は、困難でまた作業効率上も好ましくな
い。そこで溶射と同時に軽い表面加工を施し常に溶射積
層と軽研磨、研削加工を行う方法を発案したものであ
る。
【０００７】溶射は、溶射途中の皮膜には一切手を加え
ぬことが、常識とされている。その理由は、溶射は、他
の表面処理技術に比べ密着力が低い欠点があり、また溶
射の密着機構が溶射粒子が素地または溶射皮膜を構成し
ている粗面に機械的にかみ合うことによって密着する投
びょう効果であるため、密着力低下に直接つながる素地
表面や溶射途中の溶射皮膜表面には手で触れたり（油脂
付着の原因となる）機械加工を加えたり一切手を加えな
いこととされている。
ぬことが、常識とされている。その理由は、溶射は、他
の表面処理技術に比べ密着力が低い欠点があり、また溶
射の密着機構が溶射粒子が素地または溶射皮膜を構成し
ている粗面に機械的にかみ合うことによって密着する投
びょう効果であるため、密着力低下に直接つながる素地
表面や溶射途中の溶射皮膜表面には手で触れたり（油脂
付着の原因となる）機械加工を加えたり一切手を加えな
いこととされている。
【０００８】しかしながら本発明者は、鋭意調査、実験
を繰り返した結果、乾式の表面加工方法で且つ、表面粗
さを適正に保てば密着力は低下しないことを確認した。
その適正範囲は、Ｒa １μｍからＲa １５μｍである。
表面粗さＲa １μｍ未満ではスピッティング除去効果は
問題ないものの、前述した溶射密着力低下が顕著で皮膜
密着力の安定的確保が困難である。またＲa １５μｍを
超えるとスピッティング除去効果および溶射密着力安定
確保は問題ないものの、溶射皮膜の生成歩留が悪化し、
経済的に好ましくない。
を繰り返した結果、乾式の表面加工方法で且つ、表面粗
さを適正に保てば密着力は低下しないことを確認した。
その適正範囲は、Ｒa １μｍからＲa １５μｍである。
表面粗さＲa １μｍ未満ではスピッティング除去効果は
問題ないものの、前述した溶射密着力低下が顕著で皮膜
密着力の安定的確保が困難である。またＲa １５μｍを
超えるとスピッティング除去効果および溶射密着力安定
確保は問題ないものの、溶射皮膜の生成歩留が悪化し、
経済的に好ましくない。
【０００９】表面加工方法としては、乾式研磨・研削方
法であれば特に問題なく、一例として図１に示す方法を
以下説明する。図１（ａ）は円筒研磨方式で、ロール２
を回転させながら溶射ガン１を溶射し同時に溶射直後に
円筒研磨砥石４で溶射層３に表面加工を施す方法であ
る。図１（ｂ）は研磨材押し付けによる方式で、ロール
２を回転させながら溶射ガン１で溶射し同時に溶射直後
に研磨布押し付け治具６に装着された研磨布５により溶
射層３に表面加工を施す方法である。図１（ａ），
（ｂ）いずれも研磨材料の砥粒の粒度選択により仕上げ
加工表面粗さが変えられるが、（ａ）により得られる表
面粗さは比較的小さい範囲が得られ、一方（ｂ）により
得られる表面粗さは比較的大きい範囲が得られる。これ
らは、最終仕上げ仕様や目的に応じて選択すれば良い。
法であれば特に問題なく、一例として図１に示す方法を
以下説明する。図１（ａ）は円筒研磨方式で、ロール２
を回転させながら溶射ガン１を溶射し同時に溶射直後に
円筒研磨砥石４で溶射層３に表面加工を施す方法であ
る。図１（ｂ）は研磨材押し付けによる方式で、ロール
２を回転させながら溶射ガン１で溶射し同時に溶射直後
に研磨布押し付け治具６に装着された研磨布５により溶
射層３に表面加工を施す方法である。図１（ａ），
（ｂ）いずれも研磨材料の砥粒の粒度選択により仕上げ
加工表面粗さが変えられるが、（ａ）により得られる表
面粗さは比較的小さい範囲が得られ、一方（ｂ）により
得られる表面粗さは比較的大きい範囲が得られる。これ
らは、最終仕上げ仕様や目的に応じて選択すれば良い。
【００１０】図２に従来方法と本発明方法の積層方法の
差異を示す。従来方法は溶射第１層７、溶射第２層８、
溶射第３層９と溶射積層が進むにつれ、１０の溶射層へ
の付着または溶射層内巻き込みスピッティング欠陥が増
加し、溶射製品に多くの欠陥が含まれることになる。一
方本発明は、溶射直後の表面加工により、溶射第１層
７、溶射第２層８、溶射第３層９と積層が進んでも、た
えず同時表面加工にて１１に示すようにスピッティング
欠陥は除去され、欠陥の無い溶射製品となる。また同一
溶射積層回数でも従来法溶射有効厚みｔ1 に比べ本発明
溶射有効厚みｔ2が大きくなり、経済的にも作業効率的
にも優れた結果を得ることができる。
差異を示す。従来方法は溶射第１層７、溶射第２層８、
溶射第３層９と溶射積層が進むにつれ、１０の溶射層へ
の付着または溶射層内巻き込みスピッティング欠陥が増
加し、溶射製品に多くの欠陥が含まれることになる。一
方本発明は、溶射直後の表面加工により、溶射第１層
７、溶射第２層８、溶射第３層９と積層が進んでも、た
えず同時表面加工にて１１に示すようにスピッティング
欠陥は除去され、欠陥の無い溶射製品となる。また同一
溶射積層回数でも従来法溶射有効厚みｔ1 に比べ本発明
溶射有効厚みｔ2が大きくなり、経済的にも作業効率的
にも優れた結果を得ることができる。
【００１１】以上述べた本発明溶射方法は、スピッティ
ング防止のみならず、同時に溶射仕上がり表面粗さを任
意に得ることができる。従来用途に応じて溶射製品の表
面粗さを要求される場合、溶射後に研磨あるいはショッ
トダル加工を施こして所定の表面粗さを得ているが、本
発明溶射方法によれば溶射工程で所定の表面粗さを得る
ことができ、もって工程省略によるコスト低減を図るこ
とができる。また爆発溶射法のような間欠溶射等でプラ
ズマ溶射等の連続溶射法に比べ溶射仕上がり表面粗さの
大きい溶射に対して仕上がり表面粗さを大幅に低減で
き、表面仕上げ機械加工費用低減等を図ることも可能で
ある。さらに本方法は、特に溶射方法や溶射膜厚に制限
のあるものではなく、溶射法すべてに適用可能である
が、特に溶射法の中でも燃焼チャンバーを有した溶射ガ
ンを用いる超音速ガス溶射（ジェットコートガン）や爆
発溶射ガン等のスピッティングの発生しやすい機種に対
して極めて有効な方法である。
ング防止のみならず、同時に溶射仕上がり表面粗さを任
意に得ることができる。従来用途に応じて溶射製品の表
面粗さを要求される場合、溶射後に研磨あるいはショッ
トダル加工を施こして所定の表面粗さを得ているが、本
発明溶射方法によれば溶射工程で所定の表面粗さを得る
ことができ、もって工程省略によるコスト低減を図るこ
とができる。また爆発溶射法のような間欠溶射等でプラ
ズマ溶射等の連続溶射法に比べ溶射仕上がり表面粗さの
大きい溶射に対して仕上がり表面粗さを大幅に低減で
き、表面仕上げ機械加工費用低減等を図ることも可能で
ある。さらに本方法は、特に溶射方法や溶射膜厚に制限
のあるものではなく、溶射法すべてに適用可能である
が、特に溶射法の中でも燃焼チャンバーを有した溶射ガ
ンを用いる超音速ガス溶射（ジェットコートガン）や爆
発溶射ガン等のスピッティングの発生しやすい機種に対
して極めて有効な方法である。
【００１２】
（実施例１）各種溶射機種にて従来方法と本発明溶射方
法でスピッティング欠陥発生量の評価試験を実施した。
試験方法は溶射ガンの清掃・手入れなしで所定時間連続
運転後、所定の面積範囲（１００cm2 ）の試験片に溶射
し、スピッティング欠陥の数量を評価した。試験条件は
以下の通りである。
法でスピッティング欠陥発生量の評価試験を実施した。
試験方法は溶射ガンの清掃・手入れなしで所定時間連続
運転後、所定の面積範囲（１００cm2 ）の試験片に溶射
し、スピッティング欠陥の数量を評価した。試験条件は
以下の通りである。
【００１３】試験片仕様 試験片サイズ：φ５０mm，長さ２００mm 基材材質：ＳＳ４１ 溶射材料：ＷＣ−Ｃｏ 溶射膜厚：１００μｍ 試験条件 試験片溶射前連続運転時間：３０分，６０分，１２０分 溶射方法 プラズマ溶射：型式 プラズマダインＳＧ−１００ モード ８０kWＭII プラズマガス １５０ psi／Ａｒ，２００ psi／Ｈｅ 溶射距離 ８０mm フレーム溶射：型式 メテコＨＶＯＦ式ＤＪガン 燃料ガス １５０ psi／Ｏ2 ，１００ psi／Ｃ3 Ｈ6 溶射距離 １８０mm 爆発溶射 ：型式 ソ連造船工業省 ＡＤＫ 燃料ガス 混合比Ｏ2 ／Ｃ2 Ｈ2 ＝１．１ 爆発サイクル 毎秒４ショット 溶射距離 ２００mm 表１に試験結果を示す。本発明法の溶射法は、比較例と
比べて優れたスピッティング欠陥防止効果が確認されて
いる。尚、本発明に用いた同時乾式表面加工方法は、実
施例２で示すＦタイプで実施した。
比べて優れたスピッティング欠陥防止効果が確認されて
いる。尚、本発明に用いた同時乾式表面加工方法は、実
施例２で示すＦタイプで実施した。
【００１４】
【表１】
【００１５】（実施例２）実施例１の溶射機種溶射条件
で溶射後の溶射皮膜表面粗さおよび溶射皮膜密着力を評
価した。本発明に用いた同時表面加工条件は以下の通り
である。 タイプ Ａ：円筒研削法 ダイヤモンド砥石粒度：＃４００番 Ｂ： 同 上 同 上 ：＃２２０番 Ｃ： 同 上 同 上 ：＃ ８０番 Ｄ：研磨布押し付け 研磨布ＷＡ粒度 ：＃１８０番、押し付け荷重５kg Ｅ： 同 上 同 上 ：＃１００番、 同 上 Ｆ： 同 上 同 上 ：＃ ８０番、 同 上 Ｇ： 同 上 同 上 ：＃ ６０番、 同 上 表２に試験結果を示す。本発明の溶射方法は溶射工程で
所定の表面粗さを得ることができ、且つ剥離など有害な
溶射皮膜密着力低下がない。
で溶射後の溶射皮膜表面粗さおよび溶射皮膜密着力を評
価した。本発明に用いた同時表面加工条件は以下の通り
である。 タイプ Ａ：円筒研削法 ダイヤモンド砥石粒度：＃４００番 Ｂ： 同 上 同 上 ：＃２２０番 Ｃ： 同 上 同 上 ：＃ ８０番 Ｄ：研磨布押し付け 研磨布ＷＡ粒度 ：＃１８０番、押し付け荷重５kg Ｅ： 同 上 同 上 ：＃１００番、 同 上 Ｆ： 同 上 同 上 ：＃ ８０番、 同 上 Ｇ： 同 上 同 上 ：＃ ６０番、 同 上 表２に試験結果を示す。本発明の溶射方法は溶射工程で
所定の表面粗さを得ることができ、且つ剥離など有害な
溶射皮膜密着力低下がない。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、溶射皮
膜欠陥の一つである極めて有害なスピッティング欠陥を
防止し、品質安定化が図れ、同時に表面粗さを任意に溶
射工程でつくり込むことができ、表面仕上げ等の機械加
工費用を低減する等廉価な溶射方法を実現するものであ
る。
膜欠陥の一つである極めて有害なスピッティング欠陥を
防止し、品質安定化が図れ、同時に表面粗さを任意に溶
射工程でつくり込むことができ、表面仕上げ等の機械加
工費用を低減する等廉価な溶射方法を実現するものであ
る。
【図１】本発明実施例１，２に使用した溶射と同時表面
加工方法の概略図である。
加工方法の概略図である。
【図２】溶射積層方法比較の概略図である。
１ 溶射ガン ２ 被溶射物 ３ 溶射層 ４ 円筒研磨砥石 ５ 研磨布 ６ 研磨布押し付け治具 ７ 溶射第１層 ８ 溶射第２層 ９ 溶射第３層 １０ 溶射層への付着、又は溶射層内巻き込みス
ピッティング欠陥 １１ 同時表面加工にて除去されたスピッティン
グ欠陥 ｔ1 ，ｔ2 溶射有効膜厚
ピッティング欠陥 １１ 同時表面加工にて除去されたスピッティン
グ欠陥 ｔ1 ，ｔ2 溶射有効膜厚
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬尾 和範 愛知県東海市東海町５−３ 新日本製鐵株 式会社名古屋製鐵所内
Claims (1)
- 【請求項１】 溶射と同時に、Ｒa １μｍからＲa １５
μｍの範囲で表面加工を施し、皮膜積層することを特徴
とした皮膜欠陥のない溶射皮膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020282A JP2642556B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 溶射皮膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020282A JP2642556B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 溶射皮膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214505A true JPH05214505A (ja) | 1993-08-24 |
| JP2642556B2 JP2642556B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=12022818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4020282A Expired - Lifetime JP2642556B2 (ja) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | 溶射皮膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642556B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07176524A (ja) * | 1993-11-05 | 1995-07-14 | Tokyo Electron Ltd | 真空処理装置用素材及びその製造方法 |
| EP0771938A1 (en) * | 1995-10-31 | 1997-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cylinder head for internal combustion engine |
| WO2002040733A1 (fr) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Nikko Materials Company, Limited | Cible de pulverisation produisant peu de particules, plaque support ou appareil de pulverisation, et procede de pulverisation produisant peu de particules |
| EP1310466A3 (en) * | 2001-11-13 | 2003-10-22 | Tosoh Corporation | Quartz glass parts, ceramic parts and process of producing those |
| JP2009052132A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-03-12 | Nissan Motor Co Ltd | 溶射皮膜形成方法および溶射皮膜形成装置 |
| KR100913116B1 (ko) * | 2002-04-04 | 2009-08-19 | 토소가부시키가이샤 | 석영유리 용사부품 및 그 제조방법 |
| US9074276B2 (en) | 2007-07-27 | 2015-07-07 | Nissan Motor Co., Ltd. | Thermally sprayed film forming method and device |
| CN114559676A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-05-31 | 广东富盛新材料股份有限公司 | 一种人造石板生产设备及其使用方法 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPS583965A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶射層の形成方法 |
| JPS6247470A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-03-02 | Toshiba Corp | 円筒内面の溶射被覆形成方法 |
-
1992
- 1992-02-05 JP JP4020282A patent/JP2642556B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2642556B2 (ja) | 1997-08-20 |
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