JPH06136505A - 溶射被覆構造 - Google Patents
溶射被覆構造Info
- Publication number
- JPH06136505A JPH06136505A JP4311319A JP31131992A JPH06136505A JP H06136505 A JPH06136505 A JP H06136505A JP 4311319 A JP4311319 A JP 4311319A JP 31131992 A JP31131992 A JP 31131992A JP H06136505 A JPH06136505 A JP H06136505A
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- JP
- Japan
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- coating layer
- layer
- thermal
- spraying
- thermal barrier
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 下地被覆層の形成に大気溶射を使用した場合
にも、上層の遮熱被覆層の剥離を抑える。 【構成】 下地被覆層を重量％でＮｉ：５〜１５％，Ｃ
ｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５〜１５％，Ｈｆ：0.５〜2.
５％を含むＣｏ基合金により構成する。Ｈｆの添加によ
り、遮熱被覆層を通した下地被覆層の異常酸化が防止さ
れる。
にも、上層の遮熱被覆層の剥離を抑える。 【構成】 下地被覆層を重量％でＮｉ：５〜１５％，Ｃ
ｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５〜１５％，Ｈｆ：0.５〜2.
５％を含むＣｏ基合金により構成する。Ｈｆの添加によ
り、遮熱被覆層を通した下地被覆層の異常酸化が防止さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理炉内のロール等
の金属部品に耐熱性を付与するために用いる溶射被覆構
造に関する。
の金属部品に耐熱性を付与するために用いる溶射被覆構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、熱処理炉内のロール等の耐熱
性が要求される金属部品の耐熱性を高めるために、酸化
物セラミックスあるいは酸化物セラミックスを５０体積
％以上含むサーメットを金属母材上に遮熱層として溶射
被覆することが行われている。しかし、その遮熱被覆層
は金属母材に対する密着性が低いため、金属母材と遮熱
被覆層の間に金属溶射による下地被覆層を介在させるの
が通例になっている。
性が要求される金属部品の耐熱性を高めるために、酸化
物セラミックスあるいは酸化物セラミックスを５０体積
％以上含むサーメットを金属母材上に遮熱層として溶射
被覆することが行われている。しかし、その遮熱被覆層
は金属母材に対する密着性が低いため、金属母材と遮熱
被覆層の間に金属溶射による下地被覆層を介在させるの
が通例になっている。
【０００３】この下地被覆層の材料としては、Ｃｒ，Ａ
ｌを多量に含有したＮｉ基またはＣｏ基の耐熱合金が多
用されている。しかし、酸化物セラミックスあるいはサ
ーメットからなる遮熱被覆層には気孔が存在しており、
下地被覆層が前記耐熱合金からなる場合には、高温下で
は遮熱被覆層の気孔を通して下地被覆層の酸化が進む。
その結果、遮熱被覆層と下地被覆層の境界で密着性が低
下し、境界から遮熱被覆層が剥離する場合がある。
ｌを多量に含有したＮｉ基またはＣｏ基の耐熱合金が多
用されている。しかし、酸化物セラミックスあるいはサ
ーメットからなる遮熱被覆層には気孔が存在しており、
下地被覆層が前記耐熱合金からなる場合には、高温下で
は遮熱被覆層の気孔を通して下地被覆層の酸化が進む。
その結果、遮熱被覆層と下地被覆層の境界で密着性が低
下し、境界から遮熱被覆層が剥離する場合がある。
【０００４】この対策の１つとして、「高温学会誌第１
５巻 第５号（１９８９年９月）第２１７頁〜第２２６
頁」には、下地溶射に減圧プラズマ溶射を用いることが
記載されている。
５巻 第５号（１９８９年９月）第２１７頁〜第２２６
頁」には、下地溶射に減圧プラズマ溶射を用いることが
記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】酸化物セラミックスあ
るいはサーメットからなる遮熱被覆層の下地溶射として
減圧プラズマ溶射を用いると、緻密な下地被覆層が形成
される。この下地被覆層は、当初は遮熱被覆層の気孔を
通して酸化されるが、形成された酸化層が緻密で強力な
保護層として機能するため、過度の酸化は起こらず、そ
の結果、遮熱被覆層の剥離が防止される。
るいはサーメットからなる遮熱被覆層の下地溶射として
減圧プラズマ溶射を用いると、緻密な下地被覆層が形成
される。この下地被覆層は、当初は遮熱被覆層の気孔を
通して酸化されるが、形成された酸化層が緻密で強力な
保護層として機能するため、過度の酸化は起こらず、そ
の結果、遮熱被覆層の剥離が防止される。
【０００６】しかしながら、減圧プラズマ溶射は、大気
中で行う通常のプラズマ溶射やガス溶射等に比して設備
が大掛かりとなり、作業性も著しく劣る。
中で行う通常のプラズマ溶射やガス溶射等に比して設備
が大掛かりとなり、作業性も著しく劣る。
【０００７】本発明の目的は、通常の溶射法を用いた場
合にも遮熱被覆層を通した下地被覆層の異常酸化が抑制
され、熱遮蔽層の剥離が効果的に防止される溶射被覆構
造を提供することにある。
合にも遮熱被覆層を通した下地被覆層の異常酸化が抑制
され、熱遮蔽層の剥離が効果的に防止される溶射被覆構
造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の溶射被覆構造
は、金属母材上に金属を溶射して形成した下地被覆層
と、その上に酸化物セラミックスまたは酸化物セラミッ
クスを５０体積％以上含むサーメットを溶射して形成し
た遮熱被覆層とを有し、前記下地被覆層が重量％でＮ
ｉ：５〜１５％，Ｃｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５〜１５
％，Ｈｆ：0.５〜2.５％を含むＣｏ基合金からなること
を特徴とする。
は、金属母材上に金属を溶射して形成した下地被覆層
と、その上に酸化物セラミックスまたは酸化物セラミッ
クスを５０体積％以上含むサーメットを溶射して形成し
た遮熱被覆層とを有し、前記下地被覆層が重量％でＮ
ｉ：５〜１５％，Ｃｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５〜１５
％，Ｈｆ：0.５〜2.５％を含むＣｏ基合金からなること
を特徴とする。
【０００９】即ち、本発明の溶射被覆構造は、下地被覆
層にＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｈｆ合金を用いたもので
あり、特にＨｆの添加を最大の特徴としている。
層にＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｈｆ合金を用いたもので
あり、特にＨｆの添加を最大の特徴としている。
【００１０】この種の合金は一般にＭ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｘ
合金と呼ばれ、セラミックス溶射の下地溶射として用い
られる。ここで、Ｍは基体元素でＮｉ，ＣｏまたはＮｉ
−Ｃｏ合金等が用いられる。そして、この基体元素にＣ
ｒ，Ａｌを複合添加して下地被覆層の表面に保護性酸化
皮膜を形成し、更に、この保護性酸化皮膜を補強するた
めの元素Ｘが添加される。この元素としては通常Ｙが用
いられる。しかし、溶射法が大気中で行われるプラズマ
溶射、ガス溶射等の場合で、且つ使用条件が苛酷な場合
には、上層の遮熱被覆層を通した下地被覆層の異常酸化
が充分に抑制されず、比較的早期に上層の剥離が生じ
る。
合金と呼ばれ、セラミックス溶射の下地溶射として用い
られる。ここで、Ｍは基体元素でＮｉ，ＣｏまたはＮｉ
−Ｃｏ合金等が用いられる。そして、この基体元素にＣ
ｒ，Ａｌを複合添加して下地被覆層の表面に保護性酸化
皮膜を形成し、更に、この保護性酸化皮膜を補強するた
めの元素Ｘが添加される。この元素としては通常Ｙが用
いられる。しかし、溶射法が大気中で行われるプラズマ
溶射、ガス溶射等の場合で、且つ使用条件が苛酷な場合
には、上層の遮熱被覆層を通した下地被覆層の異常酸化
が充分に抑制されず、比較的早期に上層の剥離が生じ
る。
【００１１】本発明の溶射被覆構造は、Ｙに代えてＨｆ
を用いたものであり、これによりＣｒおよびＡｌが形成
する保護性酸化皮膜が著しく強化され、苛酷な使用条件
下でも下地被覆層の異常酸化が抑制されて、上層の遮熱
被覆層の密着性が大幅に改善される。
を用いたものであり、これによりＣｒおよびＡｌが形成
する保護性酸化皮膜が著しく強化され、苛酷な使用条件
下でも下地被覆層の異常酸化が抑制されて、上層の遮熱
被覆層の密着性が大幅に改善される。
【００１２】
【作用】本発明の溶射被覆構造においては、遮熱被覆層
は酸化物セラミックスまたはサーメットによる構成され
る。酸化物セラミックスとしては、耐熱性に優れたＡｌ
2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，
ＣａＯ，Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯやこれらの複合酸化物等を挙
げることができる。サーメットはこれらの酸化物セラミ
ックスを５０体積％以上含むものとする。酸化物セラミ
ックスの比率が５０体積％未満の場合は、遮熱性が低
く、また遮熱被覆層が緻密となり、これを通した下地被
覆層の酸化が大きな問題とならないので、これは対象外
とする。残りの金属には、通常Ｎｉ，ＣｏまたはＮｉ−
Ｃｏ合金を基体とした耐熱合金が用いられる。
は酸化物セラミックスまたはサーメットによる構成され
る。酸化物セラミックスとしては、耐熱性に優れたＡｌ
2 Ｏ3 ，ＴｉＯ2 ，Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，ＺｒＯ2 ，
ＣａＯ，Ｙ2 Ｏ3 ，ＭｇＯやこれらの複合酸化物等を挙
げることができる。サーメットはこれらの酸化物セラミ
ックスを５０体積％以上含むものとする。酸化物セラミ
ックスの比率が５０体積％未満の場合は、遮熱性が低
く、また遮熱被覆層が緻密となり、これを通した下地被
覆層の酸化が大きな問題とならないので、これは対象外
とする。残りの金属には、通常Ｎｉ，ＣｏまたはＮｉ−
Ｃｏ合金を基体とした耐熱合金が用いられる。
【００１３】下地被覆層は、重量％でＮｉ：５〜１５
％，Ｃｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５〜１５％，Ｈｆ：0.
５〜2.５％を含むＣｏ基合金とする。
％，Ｃｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５〜１５％，Ｈｆ：0.
５〜2.５％を含むＣｏ基合金とする。
【００１４】基体元素であるＣｏは、下地被覆層の高温
強度の確保に寄与すると共に、金属母材と冶金的に結合
し、金属母材との密着性を高める効果を奏する。
強度の確保に寄与すると共に、金属母材と冶金的に結合
し、金属母材との密着性を高める効果を奏する。
【００１５】ＮｉはＣｏと同様の効果を奏する。即ち、
Ｃｏに所定量のＮｉを加えることにより、下地被覆層の
高温強度および金属母材との密着性が向上する。その効
果はＮｉ量が５〜１５％の範囲で得られる。
Ｃｏに所定量のＮｉを加えることにより、下地被覆層の
高温強度および金属母材との密着性が向上する。その効
果はＮｉ量が５〜１５％の範囲で得られる。
【００１６】Ｃｒは耐酸化性を付与する元素で、下地被
覆層の表面に保護性に優れた酸化皮膜を形成し、内部へ
の酸化の進行を抑える。その効果は１０％以上で現れる
が、２５％を超えると脆化を招くので、Ｃｒ量は１０〜
２５％とする。
覆層の表面に保護性に優れた酸化皮膜を形成し、内部へ
の酸化の進行を抑える。その効果は１０％以上で現れる
が、２５％を超えると脆化を招くので、Ｃｒ量は１０〜
２５％とする。
【００１７】ＡｌはＣｒと同じく保護性酸化皮膜を下地
被覆層の表面に形成し、Ｃｒと共存することにより下地
被覆層を安定化する。その効果はＡｌ量が５〜１５％の
範囲で現れる。
被覆層の表面に形成し、Ｃｒと共存することにより下地
被覆層を安定化する。その効果はＡｌ量が５〜１５％の
範囲で現れる。
【００１８】Ｈｆは本発明の特徴とする元素で、上記の
Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金に添加されることにより、
ＣｒおよびＡｌが形成する保護性酸化皮膜を強化する。
即ち、下地被覆層の表面に形成された保護性酸化皮膜の
高温での化学的安定性を高め、酸化の進行を抑えること
により、遮熱被覆層の密着性を高める。その効果は0.５
％以上で現れるが、2.５％を超えると脆化を招くので、
Ｈｆ量は0.５〜2.５％とする。
Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金に添加されることにより、
ＣｒおよびＡｌが形成する保護性酸化皮膜を強化する。
即ち、下地被覆層の表面に形成された保護性酸化皮膜の
高温での化学的安定性を高め、酸化の進行を抑えること
により、遮熱被覆層の密着性を高める。その効果は0.５
％以上で現れるが、2.５％を超えると脆化を招くので、
Ｈｆ量は0.５〜2.５％とする。
【００１９】このような下地被覆層を有する本発明の溶
射被覆構造は、溶射法として大気中で行うプラズマ溶射
やガス溶射等を用いても、高温下で上層の遮熱被覆層を
通した下地被覆層の異常酸化がなく、遮熱被覆層の剥離
を生じ難い。即ち、酸化が下地被覆層の表面のみでおこ
り、その酸化皮膜が強力な保護性皮膜となるので、以後
の酸化の進行が防止され、下地被覆層の機能が長期間維
持されることにより、上層の遮熱被覆層の剥離が防止さ
れる。
射被覆構造は、溶射法として大気中で行うプラズマ溶射
やガス溶射等を用いても、高温下で上層の遮熱被覆層を
通した下地被覆層の異常酸化がなく、遮熱被覆層の剥離
を生じ難い。即ち、酸化が下地被覆層の表面のみでおこ
り、その酸化皮膜が強力な保護性皮膜となるので、以後
の酸化の進行が防止され、下地被覆層の機能が長期間維
持されることにより、上層の遮熱被覆層の剥離が防止さ
れる。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。
【００２１】ＳＵＳ３１０Ｓ（５ｍｍ厚×５０ｍｍ角）
からなる金属母材の表面に、表１に示す下地材料を減圧
プラズマ溶射および大気プラズマ溶射により0.１ｍｍの
厚みに下地被覆した。更に、各下地被覆層の表面に表２
に示す酸化物セラミックスおよびサーメットを大気プラ
ズマ溶射して0.３ｍｍ厚の遮熱被覆層を形成した。
からなる金属母材の表面に、表１に示す下地材料を減圧
プラズマ溶射および大気プラズマ溶射により0.１ｍｍの
厚みに下地被覆した。更に、各下地被覆層の表面に表２
に示す酸化物セラミックスおよびサーメットを大気プラ
ズマ溶射して0.３ｍｍ厚の遮熱被覆層を形成した。
【００２２】得られた試料をＪＩＳ Ｈ８６６６（セラ
ミックス溶射試験方法）の加熱剥離試験に供した。加熱
温度は１０００℃であり、遮熱被覆層の剥離が始まるま
での熱サイクル数を最高５０回まで測定してその高温加
熱時の密着性を評価した。結果を表３に示す。
ミックス溶射試験方法）の加熱剥離試験に供した。加熱
温度は１０００℃であり、遮熱被覆層の剥離が始まるま
での熱サイクル数を最高５０回まで測定してその高温加
熱時の密着性を評価した。結果を表３に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】下地被覆層の組成がNo. １の場合、即ち、
保護性酸化皮膜の強化元素を含まない場合は、下地被覆
層の形成に減圧プラズマ溶射を用いても、遮熱被覆層の
剥離が始まるまでの熱サイクル数は最高回数（５０回）
に達しない。この強化元素としてＹを使用すれば、減圧
プラズマ溶射では最高回数に達するが、大気プラズマ溶
射では最高回数に達しない（No. ２）。しかるに、適量
のＨｆを使用すると、大気プラズマ溶射の場合にも熱サ
イクル数は最高回数に達し、Ｈｆによる効果の大きいこ
とがわかる（No. ４〜７）。
保護性酸化皮膜の強化元素を含まない場合は、下地被覆
層の形成に減圧プラズマ溶射を用いても、遮熱被覆層の
剥離が始まるまでの熱サイクル数は最高回数（５０回）
に達しない。この強化元素としてＹを使用すれば、減圧
プラズマ溶射では最高回数に達するが、大気プラズマ溶
射では最高回数に達しない（No. ２）。しかるに、適量
のＨｆを使用すると、大気プラズマ溶射の場合にも熱サ
イクル数は最高回数に達し、Ｈｆによる効果の大きいこ
とがわかる（No. ４〜７）。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の溶射被覆構造は、下地被覆層にＨｆを添加したＣｏ−
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金を用いることにより、その形成に
大気溶射を使用した場合にも、上層の遮熱被覆層の剥離
を効果的に抑えることができる。従って、溶射施工を簡
略化でき、施工能率向上に大きな効果を奏する。また、
金属母材を保護する効果が大きいことも言うまでもな
い。
の溶射被覆構造は、下地被覆層にＨｆを添加したＣｏ−
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金を用いることにより、その形成に
大気溶射を使用した場合にも、上層の遮熱被覆層の剥離
を効果的に抑えることができる。従って、溶射施工を簡
略化でき、施工能率向上に大きな効果を奏する。また、
金属母材を保護する効果が大きいことも言うまでもな
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 静雄 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 田谷 耕一 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 佐藤 邦彦 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 相坂 隆行 兵庫県尼崎市常光寺１丁目９番１号 大阪 富士工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 金属母材上に金属を溶射して形成した下
地被覆層と、その上に酸化物セラミックスまたは酸化物
セラミックスを５０体積％以上含むサーメットを溶射し
て形成した遮熱被覆層とを有し、前記下地被覆層が重量
％でＮｉ：５〜１５％，Ｃｒ：１０〜２５％，Ａｌ：５
〜１５％，Ｈｆ：0.５〜2.５％を含むＣｏ基合金からな
ることを特徴とする溶射被覆構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4311319A JPH06136505A (ja) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | 溶射被覆構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4311319A JPH06136505A (ja) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | 溶射被覆構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06136505A true JPH06136505A (ja) | 1994-05-17 |
Family
ID=18015707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4311319A Pending JPH06136505A (ja) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | 溶射被覆構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06136505A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0712939A3 (en) * | 1994-10-24 | 1996-05-29 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Pot roll for continuous hot-dip galvanizing |
| KR100244657B1 (ko) * | 1995-12-26 | 2000-03-02 | 이구택 | 내산화성 및 내마식성을 향상시키는 크롬카바이드계서메트코팅재료 |
| US6783863B2 (en) | 1999-12-10 | 2004-08-31 | Tocalo Co., Ltd. | Plasma processing container internal member and production method thereof |
| JP2005350730A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology | 耐食性に優れたマグネシウム材 |
| US7494723B2 (en) | 2005-07-29 | 2009-02-24 | Tocalo Co., Ltd. | Y2O3 spray-coated member and production method thereof |
| US7648782B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-01-19 | Tokyo Electron Limited | Ceramic coating member for semiconductor processing apparatus |
| US7767268B2 (en) | 2005-09-08 | 2010-08-03 | Tocalo Co., Ltd. | Spray-coated member having an excellent resistance to plasma erosion and method of producing the same |
| US7850864B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-12-14 | Tokyo Electron Limited | Plasma treating apparatus and plasma treating method |
| US8182911B2 (en) * | 2006-03-28 | 2012-05-22 | Kyocera Corporation | Cutting tool, manufacturing method thereof and cutting method |
| US8231986B2 (en) | 2005-08-22 | 2012-07-31 | Tocalo Co., Ltd. | Spray coating member having excellent injury resistance and so on and method for producing the same |
| US8877002B2 (en) | 2002-11-28 | 2014-11-04 | Tokyo Electron Limited | Internal member of a plasma processing vessel |
-
1992
- 1992-10-26 JP JP4311319A patent/JPH06136505A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7364798B2 (en) | 1999-12-10 | 2008-04-29 | Tocalo Co., Ltd. | Internal member for plasma-treating vessel and method of producing the same |
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