JPH07144971A

JPH07144971A - 溶射材料

Info

Publication number: JPH07144971A
Application number: JP5325697A
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: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1993-11-18
Publication date: 1995-06-06

Abstract

(57)【要約】【目的】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】ジルコニアと、セリアと、シリカ及び／又は
アルミナとからなる溶射材料；ジルコニアと、セリア
と、シリカ及び／又はアルミナとを焼成してなる溶射材
料；セリアと、ムライト、スピネル及びジルコンの内の
少なくとも１種とからなる溶射材料；セリアと、ムライ
ト、スピネル及びジルコンの内の少なくとも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、茶色系の色調を呈する
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、茶色系の溶射皮膜を形成する溶射材
料としては、Ｃｒ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系溶
射材料が提案されており、金属、コンクリートなどの基
材に溶射すると茶色の色調を発現する皮膜が形成でき
る。しかし、このものは非常に淡色系の茶色で、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
められていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の淡色
系の茶色を呈するＣｒ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３
系溶射材料とは異なる組成の溶射材料であって、耐摩耗
性を向上した濃茶色の溶射皮膜を形成する溶射材料を提
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）ジルコニアにセリアを配合したものに、更
にシリカ及び／又はアルミナを配合した溶射材料を、基
材に溶射すると耐摩耗性が向上し、茶色を呈する溶射皮
膜が得られること。（２）ジルコニアにセリアを配合し
たものに、更にシリカ及び／又はアルミナを配合したも
のを焼成して得られた溶射材料を、基材に溶射すると耐
摩耗性が更に向上し、濃茶色を呈する溶射皮膜が得られ
ること。（３）セリアにムライト、スピネル、ジルコン
の内のすくなくとも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し、茶色を呈する溶射皮膜が得
られること。（４）セリアにムライト、スピネル、ジル
コンの内のすくなくとも１種を配合したものを焼成して
得られた溶射材料を、基材に溶射すると、更に耐摩耗性
に優れた濃茶色を呈する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番目の発明はジルコニア
と、セリアと、シリカ及び／又はアルミナとからなる溶
射材料であり、第２番目の発明はジルコニアと、セリア
と、シリカ及び／又はアルミナとを焼成してなる溶射材
料であり、第３番目の発明はセリアと、ムライト、スピ
ネル及びジルコンの内の少なくとも１種とからなる溶射
材料であり、第４番目の発明はセリアと、ムライト、ス
ピネル及びジルコンの内の少なくとも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。ジ
ルコニア、セリア、シリカ、アルミナ、ムライト、スピ
ネル、ジルコン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】ジルコニア、セリア、ムライト、スピネ
ル、ジルコンは、溶射皮膜を茶色系の色調にコントロー
ルする成分であり、シリカ、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。

【００１１】第１番目の発明の溶射材料の配合割合は、
ジルコニア：１９〜９０重量％、セリア：０．５〜８０
重量％、シリカ又はアルミナ：０．５〜２０重量％とす
るのが好ましく、ジルコニア：５５〜９０重量％、セリ
ア：５〜４０重量％、シリカ又はアルミナ：１〜１０重
量％とするのが更に好ましい。第２番目の発明の溶射材
料の配合割合は、第１番目の発明と同様、ジルコニア：
１９〜９０重量％、セリア：０．５〜８０重量％、シリ
カ又はアルミナ：０．５〜２０重量％とするのが好まし
く、ジルコニア：５５〜９０重量％、セリア：５〜４０
重量％、シリカ又はアルミナ：１〜１０重量％とするの
が更に好ましい。第３番目の発明の溶射材料の配合割合
は、セリア：０．５〜８０重量％、ムライト、スピネル
又はジルコン：５〜９９．５重量％とするのが好まし
く、セリア：５〜５０重量％、ムライト、スピネル又は
ジルコン：５〜９０重量％とするのが更に好ましい。第
４番目発明の溶射材料の配合割合は、第３番目の発明と
同様、セリア：０．５〜８０重量％、ムライト、スピネ
ル又はジルコン：５〜９９．５重量％とするのが好まし
く、セリア：５〜５０重量％、ムライト、スピネル又は
ジルコン：５〜９０重量％とするのが更に好ましい。

【００１２】また、第１番目および第３番目の発明の溶
射材料は、いずれも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０．０５〜１０
０μｍ、好ましくは０．１〜３０μｍ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。

【００１３】第２番目及び第４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番目及び第３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。

【００１４】なお、後記実施例７、２２に示すように、
第１番目及び第２番目の発明の溶射材料と、第３番目及
び第４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、茶色系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。

【００１５】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。

【００１６】

【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。出発原料として純度９９．３％のジル
コニア（ＺｒＯ_２）、純度９９．９％のセリア（ＣｅＯ
_２）、純度９９％のシリカ（ＳｉＯ_２）、純度９９．３
％の微粒アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、純度９９％のムライ
ト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）、純度９９．２％のス
ピネル（ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３）、純度９９．０％のジル
コン（ＺｒＯ_２・ＳｉＯ_２）を用いた。これらを、表１
及び表２の配合組成に従いボールミルで十分に混合し、
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３
０μｍ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ＳＵＳ
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。

【００１７】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

【００１８】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〜表３に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１から分かるように、Ｃｒ_２Ｏ_３：３５
重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：３５重量％及び及びＡｌ_２Ｏ_３：
３０重量％から構成される溶射材料（比較例１）は、１
０ＹＲ８／４と淡茶色の皮膜を呈し、ＤＳ値は１１と低
い値を示す。これに対しＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、ＳｉＯ_２
及び／又はＡｌ_２Ｏ_３から構成される溶射材料（実施例
１〜３…第１発明品）は、茶色を示す皮膜となり、ＤＳ
値は比較例１よりも高い値（１７〜２０）を示し耐摩耗
性が向上している。Ｃｒ_２Ｏ_３：３５重量％、Ｆｅ_２Ｏ
_３：３５重量％及びＡｌ_２Ｏ_３：３０重量％を焼成して
得られた溶射材料（比較例２）の皮膜色は、比較例１よ
り色調及びＤＳ値は改善されているものの、ＺｒＯ_２、
ＣｅＯ_２、ＳｉＯ_２及び／又はＡｌ_２Ｏ_３を焼成して得
られた溶射材料（実施例４〜６…第２発明品）の皮膜色
は、濃茶色を呈し、ＤＳ値が３１〜３５と高くなり耐摩
耗性が著しく向上している。

【００２１】

【表２】

【００２２】また、表２から分かるように、ＣｅＯ_２に
３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２、ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及びＺ
ｒＯ_２・ＳｉＯ_２の内の１種以上を配合した溶射材料
（実施例８〜１４…第３発明品）の皮膜色は茶色を呈
し、ＤＳ値も１７〜２０と高い耐摩耗性を示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】更に、表３から分かるように、ＣｅＯ_２に
３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２、ＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３及びＺ
ｒＯ_２・ＳｉＯ_２の内の１種以上を配合したものを焼成
して得られた溶射材料（実施例１５〜２１…第４発明
品）の皮膜色は濃茶色を呈し、ＤＳ値３０〜３８と著し
く耐摩耗性が向上する。

【００２５】

【発明の効果】本発明のセラミツクス溶射材料を用いる
と、耐摩耗性に優れた茶色系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、耐熱性を有する茶色系の溶
射皮膜を形成することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジルコニアと、セリアと、シリカ及び／
又はアルミナとからなる溶射材料。
【請求項２】ジルコニアと、セリアと、シリカ及び／
又はアルミナとを焼成してなる溶射材料。
【請求項３】セリアと、ムライト、スピネル及びジル
コンの内の少なくとも１種とからなる溶射材料。
【請求項４】セリアと、ムライト、スピネル及びジル
コンの内の少なくとも１種とを焼成してなる溶射材料。