JPH0570268A - 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材 - Google Patents

密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材

Info

Publication number
JPH0570268A
JPH0570268A JP26256691A JP26256691A JPH0570268A JP H0570268 A JPH0570268 A JP H0570268A JP 26256691 A JP26256691 A JP 26256691A JP 26256691 A JP26256691 A JP 26256691A JP H0570268 A JPH0570268 A JP H0570268A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
metal
coating layer
linear expansion
expansion coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP26256691A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3179812B2 (ja
Inventor
Yoshio Harada
良夫 原田
Junichi Takeuchi
純一 竹内
Shigeo Okunishi
茂生 奥西
Tetsuro Tojo
哲朗 東城
Jiro Hiraiwa
次郎 平岩
Koji Kuroda
浩二 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tanso Co Ltd
Tocalo Co Ltd
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
Tocalo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tanso Co Ltd, Tocalo Co Ltd filed Critical Toyo Tanso Co Ltd
Priority to JP26256691A priority Critical patent/JP3179812B2/ja
Priority to DE199292115753T priority patent/DE533105T1/de
Priority to EP19920115753 priority patent/EP0533105B1/en
Priority to DE69216185T priority patent/DE69216185T2/de
Priority to CA 2078369 priority patent/CA2078369C/en
Publication of JPH0570268A publication Critical patent/JPH0570268A/ja
Priority to US08/741,399 priority patent/US5695883A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3179812B2 publication Critical patent/JP3179812B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5133—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal with a composition mainly composed of one or more of the refractory metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/88—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24521—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness with component conforming to contour of nonplanar surface
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24521—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness with component conforming to contour of nonplanar surface
    • Y10T428/24545—Containing metal or metal compound
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678—Of metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶射被覆層の密着力が大きく、かつ炭素素材
特性に加え、被覆材の特性を有して炭素製品としての性
能, 用途の拡大を目指す。 【構成】 炭素素材の表面を、まずブラスト処理し、そ
の上に炭素に対する線膨張係数比が0.73〜1.44で界面に
おける炭素との化学的親和力の大きいCr, Ti, Ｖ，Ｗ，
Mo, Zr, NbおよびTaのうちから選ばれる１種以上の金属
もしくはそれらの合金、またはそれらとNi, Al, Crおよ
びステンレス鋼との合金を溶射する。この溶射被覆層は
線膨張係数が上記の範囲内にない他の材料を上層に溶射
した多層状に形成されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に密着性に優れた
金属溶射被覆層を有する炭素部材に関するものであり、
焼結炭素製の各種ロール類、金属及びガラス質溶解坩
堝、各種電池及び電解用電極、飛翔体構造部材、発熱
体、ラケット・ゴルフ・釣竿などのスポーツレジャー用
品などに好適に用いられる炭素部材について提案する。
【０００２】
【従来の技術】炭素製品は、軽量で化学的・熱的安定性
に優れ、非金属でありながら熱や電気伝導性に優れる
他、とくに繊維状に加工した製品については、高温環境
下において鋼鉄にも勝る機械的強度を有することから、
化学、繊維、高分子、金属精錬、窯業などの先端工業分
野で広く採用されている。しかし、一方でこの炭素製品
は、耐摩耗性に乏しく、かつ金属との接合力が低いとい
う欠点があり、そのために他の材料との複合化による欠
点の除去が不可欠であった。
【０００３】従来、炭素製品に見られる上述した欠点を
克服する手段として、炭素と高分子あるいは金属などの
異種材料との複合化が一般的であり、最近では、電気め
っき法、化学めっき法、物理的蒸着法（ＰＶＤ）、化学
的蒸着法（ＣＶＤ）、溶射法などによる金属被覆法が注
目されている。しかしながら現在までのところ、電気め
っき法, 化学めっき法、ＰＶＤ法およびＣＶＤ法は、製
品の形状や寸法によっては制約があり、また得られる金
属被覆層が比較的薄いことから、金属被覆層としての機
能を十分に発揮する金属被覆層が得られていない。
【０００４】これに対し、金属被覆層を溶射法によって
形成する方法では、製品の形状や大きさによる制限が少
なく、また任意の金属を自由にしかも他の金属被覆法に
比べて厚くできる点で有利な方法と言える。例えば、特
開昭60−221591号公報に記載された方法は、正にこのよ
うな利点に着目し、炭素電極の集電部材接触面に、溶射
法によって金属層を形成させる方法について提案してい
る。この既知技術の特徴は、Sn, Pb, Zn, Cu, Ag, Al,
Ni, Fe, ステンレス鋼, 黄銅, 青銅, モネルメタルなど
を溶射材料として、これらのいずれか一種のものを、電
気溶線式溶射法により溶射被覆して炭素電極を製作する
ところにある。ただし、この技術については、プラズマ
溶射法や爆発溶射法を利用するとき、炭素製品が溶射熱
源によって酸化されたり、破壊されるため好ましくない
という問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さらに、この特開昭60
−221591号公報に記載された電気溶線式溶射法により、
炭素部材表面に金属を溶射する方法については、溶射
材料が、線材に加工し得る軟らかい金属に限定され、い
わゆる炭素との接合に適した金属の使用ができない場合
があり、また、この従来技術が推奨する溶射金属は、
炭素との接合強度が弱く、しかも、電気溶線式溶射法
であるから、被覆加工速度が遅く、かつ作業能率が悪
い、という欠点があった。
【０００６】本発明の目的は、このような欠点がないの
はもちろん、とくに、金属溶射被覆層と基材となる炭素
材料との密着力が強く、優れた複合機能を発揮する炭素
製品を得るのに有効な技術を確立することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、上
記目的の実現に向け鋭意研究した結果、炭素製品の表面
を予めアルミナでブラスト処理し、その後、炭素の線膨
張率が近い値をもつうえに、炭素との化学的親和力の強
い金属、またはそれらの合金、さらにはそれらと他の金
属や合金あるいはセラミックス等との混合物を溶射した
場合には、上述した課題克服に著しい効果を示すことを
知見し、本発明を完成した。すなわち本発明は、炭素材
料の表面に、金属溶射被覆層を有する炭素部材におい
て、予めブラスト処理したこの炭素材料の表面に、炭素
に対する線膨張係数比が0.73〜1.44であり、界面におい
て炭素との化学的親和力の大きいもののうち、Cr, Ti,
Ｖ，Ｗ，Mo, Zr, NbおよびTaの中から選ばれるいずれか
１種以上の金属もしくはその合金の溶射被覆層を形成し
てなる密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材
である。また、本発明は、上記金属溶射被覆層のさらに
その上面に、線膨張係数比が1.44を超える金属もしくは
線膨張係数比が0.73未満の非金属化合物を重ねて溶射被
覆し、多層状溶射被覆層を形成してなる炭素部材、およ
び上記溶射金属・合金に対し、溶射すべき材料の線膨張
係数比が1.85以下となる条件の下でNi, Al, Cu, Coもし
くは鉄合金を加え、混合状態もしくは合金状態にして、
これを基材に溶着して金属被覆層を形成してなる炭素部
材、を提案する。
【０００８】
【作用】本発明において、炭素材料の表面を被覆するた
めの溶射金属材料の種類を、Cr, Ti, Ｖ，Ｎ，Mo, Zr,
Nb, Taおよびその合金に限定した理由は、これらの金属
または合金は、それぞれの線膨張係数が、4.5 〜8.9 ×
10-6／℃（室温〜100 ℃) の範囲内であり、これは炭素
材料の線膨張係数(4.2〜6.5 ×10-6／℃：室温〜100
℃) と近いことにある。
【０００９】一般に、異質の材料どうしを接合する場
合、この接合すべき両材料の線膨張係数に差があると、
使用時に温度変化などを受けた場合など、その接着面で
剪断応力を発生し、この応力が接合力よりも大きくなる
と剥離することとなる。そこで、本発明において用いる
溶射金属材料は、線膨張係数が4.5 ×10-6／℃〜8.9 ×
10-6／℃を示す金属およびそれらの合金の一種または二
種以上を用いることとした。これらの金属・合金は、炭
素材料の線膨張係数との差が小さい特徴がある。
【００１０】これらの金属の線膨張係数と炭素材料との
線膨張係数（6.2 ×10-6／℃) との比：すなわち線膨張
係数比（金属の線膨張係数／炭素の線膨張係数）は、表
１に示すとおり、0.73〜1.44の範囲にある。従って、こ
れらの金属の２種以上を混合したりまたは合金化して溶
射材料とするときは、その混合物または合金の線膨張係
数は、0.45〜1.85×10-6／℃, 望ましくは0.73〜1.44×
10-6／℃の値を示すものであれば使用することができ
る。
【００１１】さらには、本発明の溶射金属材料の対象と
ならない、いわゆるNi, Al, Cu, Fe合金（ステンレス
鋼）などの線膨張係数が1.59を超えるような金属または
合金であっても、本発明に適合する上記溶射金属材料
（Cr, Ti, etc.) に混合し、その混合物を溶射被覆して
もよく、この場合、この金属・合金混合物の線膨張係数
と炭素材料との線膨張係数比が、1.85以下になるように
しなければならない。このような線膨張係数比に維持す
れば、熱膨張差に起因する接合部の剥離現象を防止する
ことができる。
【００１２】次に、本発明の溶射金属・合金について
は、これらの金属・合金と炭素との化学的親和性が優れ
ていることが必要である。すなわち、溶射時の金属・合
金等の微粒子は、被溶着面に向って溶融状態となって飛
行するが、それが炭素材料面に衝突して被覆層を形成す
るとき、これらの金属ならびに合金については、物理的
に結合した積層構造となることに加え、両材料間には強
い化学的親和力によっても結合することが判った。一般
に、金属と炭素との化学的親和力の強さについては、次
に示すような序列が知られており、本発明の金属は、い
ずれも強い親和力を有するものである。 Nb＞Ti＞Ｖ＞Ｗ＞Mo＞Cr＞Mn＞Fe＞Ni＞Co＞Si
【００１３】なお、本発明で用いる上記金属・合金は、
高温の溶射環境中において、空気中の酸素によって酸化
され易い一面をもっている。しかし、これらの酸化物
は、いずれも昇華温度が低く（例えば、MO3 :795℃、WO
3 ：1000℃、Nb2O5, Ta2O5は、それぞれ1370℃以上の温
度で昇華する) プラズマ、燃焼ガスなどの溶射熱源中で
は、非常に気揮され易いという特徴がある。このため、
炭素材料（基材）に衝突した際に、金属粒子の表面に形
成される酸化膜は微小となり、それ故に炭素との化学的
親和力を阻害するようなこともなく被覆層の密着力が向
上する。なお、気揮されずに残留している多少の酸化膜
については、マクロ的な意味において炭素による還元反
応によって除去される。
【００１４】次に、本発明にかかる炭素部材は、上述し
た金属・合金等の溶射被覆層を形成した後、さらにその
上層部に、Ni, Al, Cu, Caなどの線膨張係数が1.85を超
える金属を溶射被覆して多層状の被覆層を形成してもよ
い。また、上層に形成するものとしては、逆に、線膨張
係数が0.73よりも小さいAl2O3 やZrO2, TiO2, Cr2O3, W
C, TiC, Cr3C2 などのセラミックス、あるいはそれのサ
ーメット材料を溶射被覆して多層状被覆層としてもよ
い。このように、本発明は、炭素材料（基材）の表面
に、多種類の金属・合金あるいはセラミックス等を被覆
することができ、この意味において本発明の用途は、各
種の産業分野に亘ることが予想され、工業的価値は頗る
大きい。
【００１５】さて、本発明において、上記金属溶射被覆
層の厚みは、炭素材料表面に、0.05〜５mmの厚さに溶射
被覆することが望ましい。この厚みが0.05mm未満では、
金属被覆層の効果を十分に発揮させることができず、一
方、５mmを超える層の被覆層では作業に長時間を要し、
また金属消費量が多くなり、経済的にも不利である。な
お、線膨張係数が上記特定の範囲内のものよりも大きい
材料、あるいは逆に小さい材料を溶射して多層状被覆層
とするときは、下層の上記金属溶射被覆層は上述の厚み
は薄くてもよい。
【００１６】本発明の方法において上記金属・合金を溶
射して金属溶射被覆層とする方法は、溶射熱源として、
プラズマ、燃焼ガス炎、爆発エネルギーなどを使用する
方法の適用が可能であり、そして溶射環境も大気中はも
とより、減圧下のアルゴンガス雰囲気中でも溶射加工で
きる。
【００１７】このように、溶射方法によると、被覆金属
・合金の形態は、線状はもとより、粉末状の金属を使用
することができるので、線状に加工できない金属、例え
ばCrをはじめ線状加工が極めて困難で、加工できたとし
ても非常に高価となる金属、例えばNb, Ta, Ｗを採用す
ることができ、炭素との接合に適した金属を自由に選択
できる。とくに本発明では、粉末状態の金属溶射材料を
使用することができるので、異種金属どうしを任意の配
合比で混合することができ、多用な目的に適した金属溶
射被覆層を形成することができる。なお、かかる溶射粉
末材料は、混合状態であっても、高温のプラズマ炎中を
通過する際には、粉末が溶融状態となるため、冶金反応
によって完全に合金化して炭素材料表面に付着するもの
が多く含まれ、これが本発明被覆層の密着力向上に大き
く寄与している。以上説明したような機構によって、炭
素材料の表面に、密着性に優れる金属溶射被覆層が形成
される。
【００１８】
【実施例】
実施例１ 断層構造からなる高密度炭素焼結材（巾50×長100 ×厚
10mm) を試験母材とし、先ず、これをAl2O3(# 60) でブ
ラスト処理し、その後この表面に、電気溶線式溶射法
（アーク溶射）、酸素・アセチレン燃焼炎を熱源とする
粉末式溶射法（フレーム溶射）、アルゴンガスを主成分
とする大気プラズマ溶射（大気プラズマ溶射）、空気を
除いた後アルゴンガスで100 〜200mbar に減圧調整した
雰囲気中でプラズマを熱源とする溶射法（減圧プラズマ
溶射）によって、表２に示す各種の溶射材料を 150μm
厚に溶射被覆した。その後、この金属溶射被覆した炭素
焼結板から直径25mmの円形試料を切り取り、図１に示す
ような密着力測定方法によって、金属溶射被覆層と炭素
母材との密着性を測定した。なお、図示の１, ２は固定
治具、３は焼結炭素材、４は溶射被覆層、５は合成樹脂
による接合部を示す。
【００１９】この密着性の測定は、直径25mm×長さ80mm
の炭素鋼(SS400) を２本準備し、それぞれの端面部に熱
硬化性のエポキシ樹脂を塗布し、これを金属溶射被覆部
とその反対側の炭素試験母材部に圧着させ、150 ℃×90
min の加熱によって樹脂を焼付け固化させた。なお、図
１において、１及び２は炭素鋼製の治具、３は焼結炭素
材、４は溶射被覆層部、５は合成樹脂による接合部であ
る。
【００２０】表２に各溶射材料に応じた金属溶射被覆層
の密着力測定結果を示した。この結果から明らかなよう
に、本発明実施例の場合、密着力はいずれも300kgf/cm2
を超えたのに対し、比較材料である金属溶射被覆層の密
着力の方は極めて低く、いずれも200kgf/cm2未満で剥離
した。また、これらの剥離部を光学顕微鏡が観察したと
ころ、剥離の大部分は金属被覆層と炭素母材との境界部
で発生していた。
【００２１】さらに、非常に密着力の小さい金属被覆層
（No.9, 12,13, 15) について、引張り試験前、すなわ
ち、溶射直後の溶射被覆層部の断面を光学顕微鏡によっ
て観察したところ、この時点ですでに溶射被覆層が炭素
母材から剥離する直前の状態を呈しているものや、外観
上からは異常は認められないものの、金属被覆層と炭素
母材の境界が完全に遊離しているものが認められた。
【００２２】これに対し、本発明の金属溶射被覆層（N
o.1〜8)は、いずれも300kgf/cm2以上の密着力を示して
おり、また、破断部は、炭素母材の中央部近傍に限ら
れ、金属被覆層と炭素母材とは境界部を良好な密着性を
示していた。この結果から明らかなように、本発明の金
属被覆層の密着力は、炭素材料（基材）それ自体の引張
強度（470 kgf/cm2)よりさらに大きくなっているものも
認められた。
【００２３】なお、上記の試験において、本実施例に採
用した溶射法のうち、アーク溶射では線状の金属を使用
することとなるが、Cr, Ｖ，Ｗ，Nb, Taの各金属線は市
販されていない（技術上あるいは経済的に製造できな
い）ので、粉末状として供試し、他の溶射法によって被
覆層を形成した。本発明の金属を被覆する溶射法として
は、減圧プラズマ溶射が最も良好な密着性を示したが、
大気プラズマ溶射やその他の溶射法でも優れた密着力を
有する被覆層が形成されることが判明した。すなわち、
この実施例からわかるように、溶射法の相違により被覆
金属の種類の方が密着性に大きな影響を与えることがう
かがえる。
【００２４】
【表２】
【００２５】実施例２ 実施例１と同じ炭素母材に対し、本発明の金属溶射材料
粉末を表３に示すような配合で２種以上を混合した溶射
材料を調整し、大気プラズマ溶射法によって、150 μm
厚さの被覆層を形成し、その密着力を実施例１と同じ方
法によって測定した。
【００２６】また、比較のため、同じく表３に示すよう
な比較粉末材料を用い、同じ150 μm 厚の被覆を形成さ
せ、その密着力を測定した。第３表は、このときの結果
を示したもので、比較例の金属溶射被覆層はすべて40kg
f/cm2以下の密着力を示すのに対し、本発明の金属溶射
被覆層は、実施例１と同様に炭素母材のほぼ中央部付近
が破壊されるものの、金属溶射被覆層は健全で優れた密
着力を示した。これらの結果から本発明の金属被覆は、
単体のみならず混合した状態で使用しても、その被覆は
強い密着力を有することが判明した。
【００２７】
【表３】
【００２８】実施例３ この実施例では、本発明に適合する金属であるCr粉末中
に、本発明で用いる金属材料に適合しないNi, Cuを任意
の割合いで混合し、この混合溶射材料を、大気プラズマ
溶射して被覆層を形成したときの密着力を、実施例１と
同じ方法で測定した。
【００２９】図２は、混合比の異なる金属溶射被覆層と
炭素母材との線膨張係数比と被覆層の密着力の関係を示
したものである。この図に示す結果から明らかなよう
に、本発明に適合する金属としてCrを用い、これに不適
合のNiを10wt％〜99wt％, Cuを15wt％〜99wt％をそれぞ
れ混合してなる溶射材料を溶射した場合、その割合が少
ない場合には、高い密着力を示すことがわかる。一方、
NiやCuの混合割合を多くして線膨張係数比が大きくなっ
てくると、密着力は低下する傾向が認められる。すなわ
ち、溶射被覆層／炭素母材の線膨張係数比が1.85が限界
被覆層となることが窺え、それ故にこの値以下のCr／N
i, Cu混合比を有する合金の溶射被覆層は、高い密着力
を示すことが判明した。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、焼結した炭素母材
上に炭素との線膨張係数比が0.73〜1.44の範囲内にある
金属・合金、またはそれらと他の材料との混合物であっ
て線膨張係数比が1.85以下である材料を溶射した被覆層
については、炭素粒子の結合力よりむしろ強い密着力を
有する。従って、本発明によれば、炭素母材が有する特
性はそのまま具有し、一方で従来は欠点とされていた耐
摩耗性金属部材などとの接合特性については改善できる
という相乗的な効果がもたらされる。しかも、本発明に
よれば、各種セラミックスを被覆形成した炭素部材の製
造が可能となるため、外観美の向上と共に、セラミック
スによる絶縁被覆の形成も容易となり、炭素製品として
の性能の向上、及び用途の拡大の面に大きな効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、焼結炭素母材上に形成した溶射金属被
覆層の密着力を測定する要領を示した説明図である。
【図２】図２は、Cr粉末にNi粉末あるいはCu粉末を任意
の割合で添加混合した材料を大気プラズマ溶射法によっ
て焼結炭素母材上に被覆を形成した場合の両材料の見掛
上の線膨張係数比と金属被覆層の密着力との関係を示し
たグラフである。なお、図中の矢印は、密着力測定時に
おいて、炭素母材の中央部が破壊されたときの測定値を
示したものである。したがって、矢印部は、金属被覆層
の平均密着力が測定値以上を示すことを表わしている。
また、図中の白丸は、Cr粉末にNi粉末を添加した金属被
覆、そして黒丸は、Cr粉末にCu粉末を混合した金属被覆
層の密着力を示したものである。
【符号の説明】
１, ２ 治具 ３ 焼結炭素材 ４ 溶射被覆層部 ５ 合成樹脂による接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥西 茂生 兵庫県西宮市大屋町32番20号 (72)発明者 東城 哲朗 京都府京都市西京区大原野東竹の里町２丁 目１番， 16−401 (72)発明者 平岩 次郎 大阪府大阪市中央区西心斎橋２丁目11番10 号 (72)発明者 黒田 浩二 大阪府豊中市東豊中町１丁目28−36

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭素材料の表面に、金属溶射被覆層を有
    する炭素部材において、予めブラスト処理したこの炭素
    材料表面に、炭素に対する線膨張係数比が0.73〜1.44で
    あり、界面における炭素との化学的親和力の大きいもの
    のうち、Cr,Ti, Ｖ，Ｗ，Mo, Zr, NbおよびTaの中から
    選ばれるいずれか１種以上の金属もしくはその合金の溶
    射被覆層を形成してなる密着性に優れた金属溶射被覆層
    を有する炭素部材。
  2. 【請求項２】 上記金属溶射被覆層のさらにその上面
    に、線膨張係数比が1.44を超える金属もしくは線膨張係
    数比が0.73未満の非金属化合物を重ねて溶射被覆し、多
    層状溶射被覆層を形成してなる請求項１に記載の炭素部
    材。
  3. 【請求項３】 上記溶射金属・合金に対し、溶射すべき
    材料の線膨張係数比が1.85以下となる条件の下で、Ni,
    Al, Cu, Coもしくは鉄合金を加え、混合状態もしくは合
    金状態にして、これを基材に溶着して金属溶射被覆層を
    形成してなる請求項１に記載の炭素部材。
JP26256691A 1991-09-17 1991-09-17 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材 Expired - Lifetime JP3179812B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26256691A JP3179812B2 (ja) 1991-09-17 1991-09-17 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材
DE199292115753T DE533105T1 (de) 1991-09-17 1992-09-15 Kohlekoerper mit gespritztem metallschicht.
EP19920115753 EP0533105B1 (en) 1991-09-17 1992-09-15 Carbon member having a metal spray coating
DE69216185T DE69216185T2 (de) 1991-09-17 1992-09-15 Kohlekörper mit gespritzter Metallschicht
CA 2078369 CA2078369C (en) 1991-09-17 1992-09-16 Carbon member having a metal spray coated
US08/741,399 US5695883A (en) 1991-09-17 1996-10-29 Carbon member having a metal spray coating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26256691A JP3179812B2 (ja) 1991-09-17 1991-09-17 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0570268A true JPH0570268A (ja) 1993-03-23
JP3179812B2 JP3179812B2 (ja) 2001-06-25

Family

ID=17377585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26256691A Expired - Lifetime JP3179812B2 (ja) 1991-09-17 1991-09-17 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5695883A (ja)
EP (1) EP0533105B1 (ja)
JP (1) JP3179812B2 (ja)
CA (1) CA2078369C (ja)
DE (2) DE69216185T2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002338378A (ja) * 2001-05-10 2002-11-27 Mitsuba Corp カーボン基材およびその製造方法
JP2004190056A (ja) * 2002-12-09 2004-07-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐熱性被覆部材
US7507481B2 (en) 2002-11-20 2009-03-24 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Heat resistant coated member, making method, and treatment using the same
WO2012032858A1 (ja) 2010-09-06 2012-03-15 東洋炭素株式会社 炭素材料及びその製造方法
WO2014007406A1 (ja) 2012-07-06 2014-01-09 トーカロ株式会社 溶射被覆層を有する炭素材料

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3159592B2 (ja) * 1993-07-23 2001-04-23 ダイワ精工株式会社 金属装飾層を有する物品
ATE201193T1 (de) * 1996-12-24 2001-06-15 Sulzer Metco Ag Verfahren zum beschichten von kohlenstoffsubstraten oder nichtmetallischen, kohlenstoffhaltigen substraten sowie substrat beschichtet nach dem verfahren
JP3557110B2 (ja) 1998-11-12 2004-08-25 株式会社東芝 電圧電流変換装置
ITPN20000056A1 (it) * 2000-09-18 2002-03-18 Faps Srl Canna da pesca perfezionata
JP2002095777A (ja) * 2000-09-26 2002-04-02 Endo Mfg Co Ltd ゴルフクラブ
US6907917B2 (en) * 2003-01-10 2005-06-21 International Business Machines Corporation Graphite-based heat sinks and method and apparatus for the manufacture thereof
US7270167B1 (en) 2004-12-03 2007-09-18 Gmic Corp. Metal impregnated graphite composite tooling
US20060210718A1 (en) * 2005-03-21 2006-09-21 General Magnaplate Corporation Combination high density/low density layers
JP5925446B2 (ja) * 2011-08-24 2016-05-25 ダンロップスポーツ株式会社 ゴルフクラブヘッド
DE102012220583A1 (de) * 2012-11-12 2014-05-15 Hoffmann & Co. Elektrokohle Ag Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffbauteils sowie Kohleschleifstück
DE102013005378B3 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Abschussvorrichtung zum Verschießen patronierter Munition
DE102014008892B4 (de) * 2014-06-12 2019-10-10 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren zur Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit von feuerfesten Erzeugnissen
CN108997000A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 青岛中冶坩埚有限公司 一种耐高温坩埚及其制造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3085317A (en) * 1959-12-31 1963-04-16 Union Carbide Corp Coated graphite bodies
FR1277578A (fr) * 1961-01-11 1961-12-01 Morgan Crucible Co Carbone revêtu de zirconium et son procédé de préparation
US3348929A (en) * 1962-04-16 1967-10-24 Metalurgitschen Zd Lenin Protecting carbon materials from oxidation
FR1350772A (fr) * 1962-12-17 1964-01-31 Snecma Procédé de revêtement de pièces en graphite ou analogue et produits ainsi obtenus
FR1481199A (fr) * 1966-04-06 1967-05-19 Sfec Matière fusible destinée à la métallisation d'une pièce céramique et au scellement d'une pièce céramique à une autre pièce métallique
US3553010A (en) * 1967-07-26 1971-01-05 Sigri Elektrographit Gmbh Carbon or graphite formed body
DE1962036A1 (de) * 1969-12-11 1971-06-16 Conradty Fa C Kohle- oder Grafitkoerper mit oxydationshemmender,metallischer Schutzschicht und Verfahren zur Herstellung dieser Koerper
DE2118848C3 (de) * 1971-04-19 1974-01-17 Maschinenfabrik Augsburg-Nuernberg Ag, 8000 Muenchen Rotationssymmetrischer, hohler Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
JPS5055540A (ja) * 1973-09-17 1975-05-15
US3915508A (en) * 1973-10-15 1975-10-28 Citroen Sa Anti-locking systems for vehicle brakes
JPS5837171A (ja) * 1981-08-29 1983-03-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 粉末冶金用熱処理板
JPS60224771A (ja) * 1984-04-20 1985-11-09 Yoshikawa Kogyo Kk 高温における高耐蝕性セラミツク溶射被覆炭素部材
JPS62113782A (ja) * 1985-11-13 1987-05-25 東海カーボン株式会社 高温、非酸化性雰囲気用断熱材
US4772514A (en) * 1985-12-24 1988-09-20 Ceskoslovenska Akademie Ved Protective layer for carbonaceous materials and method of applying the same
JPH01145386A (ja) * 1987-12-02 1989-06-07 Showa Denko Kk 黒鉛るつぼ
US4915494A (en) * 1988-07-06 1990-04-10 Harris Corporation Carbon-carbon mirror for space applications
JPH0459978A (ja) * 1990-06-28 1992-02-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 炭素系材料の耐酸化コーティング方法
JPH0676265B2 (ja) * 1990-09-29 1994-09-28 工業技術院長 表面被覆炭素材料の製造方法
JPH0630657A (ja) * 1992-07-17 1994-02-08 Sumitomo Chem Co Ltd 芝生維持管理装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002338378A (ja) * 2001-05-10 2002-11-27 Mitsuba Corp カーボン基材およびその製造方法
JP4718718B2 (ja) * 2001-05-10 2011-07-06 株式会社ミツバ カーボン基材の製造方法
US7507481B2 (en) 2002-11-20 2009-03-24 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Heat resistant coated member, making method, and treatment using the same
JP2004190056A (ja) * 2002-12-09 2004-07-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐熱性被覆部材
WO2012032858A1 (ja) 2010-09-06 2012-03-15 東洋炭素株式会社 炭素材料及びその製造方法
WO2014007406A1 (ja) 2012-07-06 2014-01-09 トーカロ株式会社 溶射被覆層を有する炭素材料

Also Published As

Publication number Publication date
EP0533105B1 (en) 1996-12-27
US5695883A (en) 1997-12-09
DE69216185D1 (de) 1997-02-06
CA2078369C (en) 2001-05-29
CA2078369A1 (en) 1993-03-18
DE533105T1 (de) 1993-11-04
DE69216185T2 (de) 1997-04-17
EP0533105A1 (en) 1993-03-24
JP3179812B2 (ja) 2001-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0570268A (ja) 密着性に優れた金属溶射被覆層を有する炭素部材
US4911987A (en) Metal/ceramic or ceramic/ceramic bonded structure
JP4532343B2 (ja) 耐食性に優れる炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材およびその製造方法
US4606977A (en) Amorphous metal hardfacing coatings
US5695825A (en) Titanium-containing ferrous hard-facing material source and method for hard facing a substrate
CN100540720C (zh) 用于涂覆基板的复合丝材和使用方法
EP2479309A1 (en) Metallic glass laminates, production methods and applications thereof
JPH04297536A (ja) 自己潤滑性に優れる耐摩耗性銅基合金
CA2129448A1 (en) A material and a method for forming a protective coating on a substrate of a copper-based alloy
US20170200593A1 (en) Target and process for producing a target
WO2002018130A1 (en) Article including a composite of unstabilized zirconium oxide particles in a metallic matrix, and its preparation
GB2270086A (en) Aluminium base alloys
CN111989179B (zh) 复合体以及制造复合体的方法
St Węglowski et al. A comprehensive study on the microstructure of plasma spraying coatings after electron beam remelting
JP4762583B2 (ja) Ｎｉ基自溶合金粉末およびその粉末を用いた耐食性、耐摩耗部品
JPH01273691A (ja) Ｎｉ―Ｚｒハンダ箔
JP3403460B2 (ja) 非酸化物系セラミック溶射皮膜を有する炭素材料の製造方法
JP2002173758A (ja) 溶射用粉末およびそれを用いて溶射皮膜された部品
US3549339A (en) Composite brazing compositions of a composite metal having various layers containing nickel
JP4331370B2 (ja) ベリリウムと銅合金のｈｉｐ接合体の製造方法およびｈｉｐ接合体
Imak et al. PTA coating of austenitic stainless steels with NiAl-Al2O3+ TiB2 powders
JPH0367470B2 (ja)
JP3355199B2 (ja) アーク溶射用ワイヤ
JPH1060618A (ja) 溶射皮膜の形成方法、その方法を用いて形成した溶射皮膜および溶射材料粉末
JP3059333B2 (ja) 耐摩耗性に優れたアルミニウム材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010313

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090413

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413

Year of fee payment: 11