JPH07138729A

JPH07138729A - 溶射材料

Info

Publication number: JPH07138729A
Application number: JP5325700A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Nagata; 憲史永田; Takayuki Yogoro; 孝之余頃; Tomoyuki Ogura; 知之小倉
Original assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Current assignee: Chichibu Onoda Cement Corp
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】黄色から茶色の色調を呈する溶射皮膜を形成
する溶射材料を提供する。【構成】セリアと、酸化プラセオジムと、ジルコニ
ア、ジルコン及びアルミナの内の少なくとも１種とから
なる溶射材料；セリアと、酸化プラセオジムと、ジルコ
ニア、ジルコン及びアルミナの内の少なくとも１種とを
焼成してなる溶射材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、黄色から茶色の色調を
呈する溶射皮膜を形成する溶射材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基材表面を着色被覆する方法とし
て琺瑯法、メッキ処理法、アルマイト処理法、有機系塗
料を塗布する方法などがある。これらのうち、琺瑯法、
メッキ処理法、アルマイト処理法では、色調の制御は容
易であり、着色被覆層は比較的強固であるものの、琺瑯
法は基材を加熱しなければならず、木材、コンクリート
の基材には施工できないという欠点がある。メッキ処理
法、アルマイト処理法で形成された着色被覆層は特に使
用環境が過酷であり、かつ長期に使用する場合は傷がつ
いたり、剥げ落ちるという欠点がある。

【０００３】また、特に有機系の塗料を塗布する方法
は、色彩も鮮やかで、数多くの色調を持ち合わせている
ことから、鮮やかな色彩で基材に着色できるものの、マ
ンホール鉄蓋、外壁材、コンクリート建造物等の屋外で
の長期使用するものに対しては十分な耐久性を有せず、
褪色、変色が著しい。また耐摩耗性が劣っているため、
例えばマンホール鉄蓋に塗布した場合、歩行や車両の通
行により塗布面が剥離するばかりでなく、夏期の炎天下
ではマンホール鉄蓋は９０℃以上の温度になるので短期
間で褪色、変色する。さらには降雨時には塗布面が滑り
やすく、歩行や車両の通行にとって危険である。

【０００４】上記欠点を改善する技術として、セラミッ
クスの溶射の適用が考えられる。すなわち、セラミック
ス溶射材料を各種の基材に溶射して溶射皮膜を形成する
ものであり、耐熱性、耐食性、耐摩耗性、摩擦性を付与
することができる。しかし現在使われている溶射材料の
多くは、前記した各性能を重視したものであり、溶射皮
膜の色調についてはほとんど考慮がなされていないのが
現状である。例えば、白色系の色調を呈するホワイトア
ルミナ、黒色系の色調を呈するアルミナ−チタニア系、
青色系の色調を呈するアルミナ−コバルト系、緑色系の
色調を呈する珪酸カルシウム−クロミア系等があるにす
ぎない。

【０００５】最近、黄色又は茶色系の溶射皮膜を形成す
る溶射材料として、ジルコニア−酸化プラセオジム−シ
リカ系、アルミナ，クロミア−酸化鉄系が提案されてお
り、金属基材に溶射すると黄系又は茶系の色調を発現す
る皮膜を形成できる。しかし、これらは非常に淡い黄色
や茶色であり、皮膜の耐摩耗性も劣ることから、濃色化
と耐摩耗性の向上が求められている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の淡色
系黄色又は茶色を呈するジルコニア−酸化プラセオジム
−シリカ系及びアルミナ−クロミア−酸化鉄系溶射材料
とは異なる組成の溶射材料であって、耐摩耗性を格段に
向上させたものであり、更に黄色から茶色の範囲で任意
に皮膜の色調を変化させることができる溶射材料を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らが種々研究の
結果、（１）セリア及び酸化プラセオジムに、ジルコニ
ア、ジルコン及びアルミナの内の少なくとも１種を配合
した溶射材料を、基材に溶射すると、耐摩耗性を有す
る、黄色ないし茶色の色調の溶射皮膜が得られること。
（２）前記（１）の配合物を焼成して得られた溶射材料
を、基材に溶射すると、著しく耐摩耗性に優れ、濃色化
された黄色ないし茶色の溶射皮膜が得られることを見出
し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、第１番目の発明はセリアと、酸
化プラセオジムと、ジルコニア、ジルコン及びアルミナ
の内の少なくとも１種とからなる溶射材料であり、第２
番目の発明はセリアと、酸化プラセオジムと、ジルコニ
ア、ジルコン及びアルミナの内の少なくとも１種とを焼
成してなる溶射材料である。

【０００９】以下に、本発明を更に詳細に説明する。セ
リア、酸化プラセオジム、ジルコニア、ジルコン、アル
ミナの各原料はいずれも、溶射皮膜の色調のコントロー
ル性、色調の鮮やかさを増すために純度９０％以上のも
のを使用するのが好ましい。ジルコニアとしては、共沈
安定化ジルコニア、電融安定化ジルコニア等の安定化ジ
ルコニアも使用することができる。また、アルミナには
種々の製法が存在することから粗粒アルミナをはじめ、
微粒アルミナ、溶融アルミナ、活性アルミナ、ローソー
ダアルミナ、超微粒子アルミナ等を使用することができ
る。

【００１０】セリア及び酸化プラセオジムは、溶射皮膜
を黄色から茶色系の色調にコントロールする成分であ
る。セリアと酸化プラセオジムとの配合量比を変えるこ
とにより黄色から茶色の範囲で、任意の色調の皮膜を形
成することができる。すなわち、セリアの配合量が酸化
プラセオジムより少ない場合、得られた皮膜の色調は、
黄色に近いものとなる。例えばジルコニアに、セリアを
１０重量％、酸化プラセオジムを４０重量％を配合する
と、皮膜の色調はネープルスイエローに近い色調にな
り、茶色味を帯びた黄色系を呈する。セリアと酸化プラ
セオジムを同量配合する場合、例えばセリアを２５重量
％、酸化プラセオジムを２５重量％配合すると、黄色と
茶色の中間的なトパーズに近い色調となる。セリアを酸
化プラセオジムより多く配合する場合、得られた皮膜色
は茶色に近いものとなる。例えばジルコニアに、セリア
を４０重量％、酸化プラセオジムを１０重量％配合する
と、皮膜の色調はイエローオーカーに近い色調になり、
黄色味を帯びた茶色系を呈する。

【００１１】ジルコニア、ジルコン、アルミナは、溶射
皮膜の耐摩耗性を向上せしめる成分である。

【００１２】第１番目の発明の溶射材料の配合割合は、
セリア：０．１〜７９．９重量％、酸化プラセオジム：
０．１〜７９．９重量％であり且つこれらの合量：０．
５〜８０重量％、ジルコニア：１０〜９９．５重量％、
ジルコン又はアルミナ：５〜９９．５重量％とするのが
好ましく、セリア：５〜４５重量％、酸化プラセオジ
ム：５〜４５重量％であり且つこれらの合量：１０〜５
０重量％、ジルコニア、ジルコン又はアルミナ：５０〜
９０重量％とするのが更に好ましい。

【００１３】第１番目の発明の溶射材料は、皮膜形成時
の溶射材料の流れ性及び材料の溶融性から平均粒径を５
〜１００μｍ、好ましくは２０〜４０μｍとするのが良
い。また、スプレードライヤー等を用いて顆粒状のもの
とする場合は、できるだけ球状化する為に各原料の一次
粒子径を０．０５〜１００μｍ、好ましくは０．１〜３
０μｍとしたものを用い、メチルセルロース、ポリビニ
ルアルコール等を０．５〜５重量％添加して顆粒径５〜
５００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍに調整するの
が良い。

【００１４】第２番目の発明の溶射材料の配合割合は、
第１番目の発明の溶射材料のそれと同様である。第２番
目の発明の溶射材料は、原料混合物を電気炉、ロータリ
ーキルン等の公知の焼成炉で焼成することにより得るこ
とができる。焼成温度が１０００℃未満では焼結が進行
しにくく好ましくない。焼成温度が１４００℃以上では
焼結が進行し、溶射時における皮膜の濃色化と耐摩耗性
の向上が図られるので１４００℃以上で焼成するのが特
に好ましい。上記焼成温度により得られた焼成物をボー
ルミル等の粉砕機で粉砕した後、第１番目の発明の溶射
材料と同様の粒度になるように粒調、もしくは顆粒状と
し、溶射材料として調製される。

【００１５】なお、後記実施例に示すように、第１番目
の発明の溶射材料と、第２番目の発明の溶射材料とを適
宜混合したものを溶射材料としても用いることができ
る。これらを溶射して得られた皮膜は、黄色ないし茶色
の色調において淡色と濃色の中間的な色相を呈し、耐摩
耗性においても比較的優れた特性を発現する。

【００１６】本発明の溶射材料を適用するにあたって
は、プラズマ溶射法、爆発溶射法、高速ガス溶射法、低
速ガス溶射法等を用いることができる。このような溶射
法の中で、爆発溶射、ガス溶射においても皮膜の形成は
可能であるが、融点の高いセラミックスの場合には、充
分に溶融した良好な皮膜を形成させることは難しい。従
って、一般的には、フレーム温度が高く、高融点のセラ
ミックスも良好な皮膜が形成できるプラズマ溶射法が好
ましい。

【００１７】

【実施例】以下に、実施例、比較例を挙げ本発明を更に
詳細に説明する。原料として純度９９．９％のセリア
（ＣｅＯ_２）、純度９９．９％の酸化プラセオジム（Ｐ
ｒ_６Ｏ_１１）、純度９９．３％のジルコニア（Ｚｒ
Ｏ_２）、純度９９％のジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）、純度
９８％の微粒アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いた。これら
を、表１の配合組成に従いボールミルで十分に混合して
平均粒度３０μｍとなるように調製し、溶射材料とし
た。また各原料を配合組成に従い、十分に混合された混
合物を所定温度にて焼成後、粉砕、粒調を行い、平均粒
度３０μｍに調製し溶射材料とした。さらには、前記の
混合物、又は、焼成物を更に粉砕して微粉化し、スプレ
ードライヤーで噴霧造粒を行い、平均粒度３０μｍの顆
粒に調製し溶射材料とした。これら溶射材料を予めアン
ダーコート材としてＮｉ−Ａｌ系をプラズマ溶射したＳ
ＵＳ基材上に、下記の条件でプラズマ溶射を行い皮膜を
作製した。

【００１８】プラズマガス：Ｎ_２／Ｈ_２ガス圧力：５０ｐ．ｓ．ｉ．／５０ｐ．ｓ．ｉ．ガス流量：７５リットル／分／１０リットル／分電流：５００Ａ電圧：７０Ｖ

【００１９】形成された溶射皮膜の色調をマンセル色票
を用いて調べた。また耐摩耗特性を調べるためＪＩＳ
Ｈ８５０３の往復運動磨耗試験法に準拠し皮膜１ｍｇ
の摩耗減量に要する摩耗紙の往復回数（ＤＳ／ｍｇ）を
測定し耐摩耗度とした。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１から分かるように、Ｐｒ_６Ｏ_１１：４
重量％、ＺｒＯ_２：６５重量％及びＳｉＯ_２：３１重量
％から構成される溶射材料（比較例１）及びＡｌ
_２Ｏ_３：３０重量％、Ｃｒ_２Ｏ_３：３５重量％及びＦｅ
_２Ｏ_３：３５重量％から構成される溶射材料（比較例
２）は、それぞれ淡黄色の７．５Ｙ９／４と淡茶色の１
０ＹＲ８／４を呈するが、ＤＳ値は１２及び１１と低い
値を示す。これに対しＣｅＯ_２：１０重量％、Ｐｒ_６Ｏ
_１１：４０重量％、ＺｒＯ_２：４０重量％及びＡｌ_２Ｏ
_３：１０重量％から構成される溶射材料（実施例１…第
１発明品）は、黄色系の１０ＹＲ８／８を示す皮膜とな
り、ＤＳ値は２１を示し耐摩耗性が向上している。

【００２２】ＣｅＯ_２：４０重量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１：１
０重量％、ＺｒＯ_２：４０重量％及びＺｒＳｉＯ_４：１
０重量％から構成される溶射材料（実施例２…第１発明
品）は、茶色系の１０ＹＲ６／８を示す皮膜となり、Ｄ
Ｓ値は２０を示し耐摩耗性が向上している。

【００２３】Ｐｒ_６Ｏ_１１：４重量％、ＺｒＯ_２：６５
重量％及びＳｉＯ_２：３１重量％よりなる混合物を焼成
して得られた溶射材料（比較例３）及びＡｌ_２Ｏ_３：３
０重量％、Ｃｒ_２Ｏ_３：３５重量％及びＦｅ_２Ｏ_３：３
５重量％よりなる混合物を焼成して得られた溶射材料
（比較例４）は、それぞれ黄色系７．５Ｙ９／６と茶色
系の１０ＹＲ７／４を示す皮膜となるものの、ＤＳ値は
１７と大きな向上はみられない。

【００２４】これに対し、ＣｅＯ_２：１０重量％、Ｐｒ
_６Ｏ_１１：２５重量％、ＺｒＯ_２：６０重量％及びＡｌ
_２Ｏ_３：５重量％よりなる混合物を焼成して得られた溶
射材料（実施例４…第２発明品）は、濃黄色系の１０Ｙ
Ｒ８／１０を示す皮膜となり、ＤＳ値は３２と非常に高
い値を示し、耐摩耗性が向上する。

【００２５】ＣｅＯ_２：２０重量％、Ｐｒ_６Ｏ_１１：１
０重量％、ＺｒＯ_２：６０重量％、ＺｒＳｉＯ_４：５重
量％及びＡｌ_２Ｏ_３：５重量％よりなる混合物を焼成し
て得られた溶射材料（実施例５…第２発明品）は、濃茶
色系の１０ＹＲ６／１０を示す皮膜となり、ＤＳ値も３
４と高い値を示した。また、実施例７及び実施例８に示
すように、各実施例品を適宜混合すると混合割合に応じ
た色調、ＤＳ値の皮膜を形成することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明のセラミツクス溶射材料を用いる
と、耐摩耗性に優れた黄色から茶色の色調を呈する溶射
皮膜を形成することができる。また本発明の溶射皮膜は
耐食性、耐熱性を有していることから、マンホール鉄
蓋、各種の金属基材表面、コンクリート表面等へ溶射す
ることにより、耐摩耗性、耐食性、耐熱性を有する黄色
から茶色の色調を呈する溶射皮膜を任意に形成すること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セリアと、酸化プラセオジムと、ジルコ
ニア、ジルコン及びアルミナの内の少なくとも１種とか
らなる溶射材料。
【請求項２】セリアと、酸化プラセオジムと、ジルコ
ニア、ジルコン及びアルミナの内の少なくとも１種とを
焼成してなる溶射材料。