JPH073424A - セラミックス基複合溶射材と製造方法 - Google Patents
セラミックス基複合溶射材と製造方法Info
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Abstract
ミックス基複合溶射材と製造方法を提供する。 【構成】 本発明はセラミックス粒子の表面に金属類の
被覆層を施してなるセラミックス基複合溶射材におい
て、セラミックスと金属類との接触部が互に入り組んだ
機械的結合構造と、化学反応層とで構成されていること
を特徴とするセラミックス基複合溶射材であり、さらに
本発明はセラミックス粒子と金属類とに打撃を加えてセ
ラミックス基複合溶射材を製造方法する場合において、
被処理粉体に対し、加熱器によって熱を加えながら処理
することを特徴とするセラミックス基複合溶射材の製造
方法である。
Description
し、副成分を金属類(金属又は金属化合物又はそれらの
混合物)として、主成分であるセラミックスを副成分で
ある金属類で被覆した、セラミックス基複合溶射材と製
造方法に関する。
粉体の表面を改質する技術として高速気流中衝撃法があ
る。この方法は乾式の機械的処理によって、主成分の粉
体に副成分を被覆して複合化する方法であり、図9に示
すように主成分としてセラミックス2を用い、これを副
成分である金属類3によって被覆した構造のセラミック
ス基複合溶射材1としている。このセラミックス基複合
溶射材1は、図10に示すように、予めセラミックス2
aに金属類3aを混合してセラミックス2aの表面に金
属類3aを付着させたオーダードミクスチャー粉1aを
作り、これを図11及び図12に示すような装置により
処理している。図において、5は高速で回転するロータ
ー、6はローター5の外周に間隔を置いて周設された打
撃用の複数のブレード、7はローター5を囲むケース本
体、8はローター5とケース本体7との間の空間に設け
られた処理室、9は処理室8の一部に開口し、ローター
5の中心付近に開口する循環回路、10は材料である粉
体の投入口、11は投入口10を循環回路9の末端付近
に連絡する送入路、12は処理された粉体の排出口であ
る。この装置の投入口10からオーダードミクスチャー
粉1aを投入し、高速回転するローター5のブレード6
によって機械的衝撃を加える。循環回路9によって粉体
は循環し、繰返して衝撃が加えられる。これによってセ
ラミックス2aの表面に金属類3aが打込まれ、両者が
多少変形して図9に示すようなセラミックス基複合溶射
材1がえられる。
たセラミックス基複合溶射材は、樹脂や金属と異なって
塑性変形の少ないセラミックスを主成分とするため、前
記装置のローターによる衝撃力が不足すると、金属類3
aを打込んだ後のセラミックス2aによる金属類3aの
保持が不完全となって、複合化率の低下や処理時間が長
くかかるという問題点がある。一方、ローターの衝撃力
が過度であると、金属類3aを打込んだ後のセラミック
ス2aによる保持は完全となるが、セラミックス2aの
破砕を誘引し、複合化率の低下を招く。そして主成分の
セラミックスに対する副成分の金属類3aの配合比が低
くなると、複合化の程度にバラツキが生ずるという問題
点がある。本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、
前記問題点を解消したセラミックス基複合溶射材と製造
方法を提供することを目的とする。
はセラミックス粒子の表面に金属類の被覆層を施してな
るセラミックス基複合溶射材において、セラミックスと
金属類との接触部が互に入り組んだ機械的結合構造と、
化学反応層とで構成されているセラミックス基複合溶射
材とすることによって、前記課題を解消した。また、本
発明は、セラミックス粒子と金属類とに打撃を加えてセ
ラミックス基複合溶射材を製造する場合において、被処
理粉体に対し、加熱器によって熱を加えながら処理する
ことによって、前記課題を解消した。
て密着強さの高い溶射皮膜がえられる。また本発明に係
る製造方法によってセラミックスと金属類とが機械的結
合と化学反応による結合層とによって強固に結合した複
合溶射材となる。
示したもので、前記従来の技術で説明した装置と同様な
構造と機能をもつ回転ローター25、ブレード26、ケ
ース本体27、処理室28、循環回路29、材料の投入
口30、送入路31、排出口32を備えている。35は
循環回路29に設けた加熱器で、該加熱器35によって
循環回路29を通過する粉体を加熱する。36はケース
本体27に設けられた冷却用の水冷ジャケット、37は
排出口32を開閉する開閉バルブである。この装置を用
い、セラミックス2aと金属類3aとからなる乾式混合
粉末を投入口30から、この装置に供給する。この混合
粉末は、高速回転するローター25のブレード26に衝
突して衝撃が加えられるとともに、循環回路29を通過
し、通過の際に加熱器35によって加熱される。このよ
うにして混合粉末に対して衝撃と加熱が繰り返される。
なお水冷ジャケット36によって処理室28内部は一定
温度内に保持される。一定時間処理後、開閉バルブ37
を破線で示す位置まで移動させて排出口32を開き、処
理済のセラミックス基複合溶射材を取り出せばよい。
示すようなセラミックス42と、これを被覆する金属類
43とからなるセラミックス基複合溶射材41がえられ
る。その拡大断面(E部分)は、図3に示すようにセラ
ミックス42と金属類43が接触する界面近傍には微細
な凹凸部44が形成されている。これはセラミックス4
2が脆弱な性質であるため、通常、粉砕や焼結等の粉末
の製造工程中にセラミックスの表面に形成されるマイク
ロクラックやオープンポアと呼ばれるもので、この凹凸
部44に延性の金属類43が混合・衝突によって入り込
み、同時にセラミックス42も衝撃により僅かな変形を
繰り返すことによって凹凸部44に入り込んだ金属類4
3がアンカーの役割を果してセラミックス42と金属類
43とが結合した状態となる。そして、循環回路29に
おける加熱器35による加熱によって、この凹凸部44
の一部にセラミックスと金属類との化学結合層が形成さ
れる。この化学結合のため、衝撃によって打込まれた後
の金属類43のセラミックス42による保持が別途にな
され、衝突時における衝突面以外での両者の分離を防ぐ
とともに、比較的小さな衝撃力によってセラミックス4
2と金属類43との結合力を高めることができる。
C,Si3 N4 ,Al2 O3 )の遠赤外線領域での反射
特性を示し、これらは10μmを超える波長に特殊な吸
収特性を持っている。したがって前記加熱器35に遠赤
外放射型のものを用いれば、混合粉の金属類43や加熱
器付近の循環回路29の部分よりも、セラミックス42
自体を選択的に加熱することができるとともに、照射に
よる加熱のため、セラミックス42の表面を主に加熱し
て化学反応を促進する。したがって、加熱器には遠赤外
放射型のものを用いることが好ましい。
粒径30μm)を100重量部、金属に市販のNi(平
均粒径0.2μ)を10重量部混合し、この混合粉66
gを図1に示す装置において、ローターを周速80m/
sで回転し加熱器を作動させて5分間処理した。なお、
比較例1として同量の混合粉を加熱せずに同じ条件で処
理した。さらにローターの周速を100m/sとし、其
他は比較例1と同じ条件で処理して比較例2とした。
結果、複合された溶射材とならずに、脱落したNiや、
破砕したα−Al2 O3 を分級するために、α−Al2
O3の最小粒径である20μm(♯635)の目開きの
ふるいにかけた時の、ふるい上に残った溶射材の重量
を、それぞれの試料について比較したものである。これ
から本発明,比較例1,比較例2の順で収量,収率が高
いことが確認できた。
真比重値から算出したふるい上溶射材中のNi分の容積
率と重量率を示したものである。この表から本発明,比
較例2,比較例1の順でNi分の比率が増加しているこ
とが判る。
ふるい上中のNi分の重量を算出するとともに、投入量
との比を複合化率として示したものである。
/sに上げて高複合化を狙った比較例2は、セラミック
スのα−Al2 O3 の破砕を起こし、収率を低下させた
ため、結果として複合化率を向上させることができなか
った。一方、本発明のものは収率,複合化率とも比較例
1のものに対し、大幅に向上できた。
は主成分であるα−Al2 O3 の、それぞれのX線回折
図形で、各図中のAはα−Al2 O3 の主回折ピーク
を、BはNiの主回折ピークを、CはNiAl2 O4 の
主回折ピークを示す。図5においては、加熱によってA
l2 O3 とNiの界面の一部で、 2Ni+O2 →2NiO NiO+Al2 O3 →NiAl2 O4 の化学反応が起き、NiAl2 O4 の化学結合層を形成
したためCの主回折ピークが現われたものである。この
化学結合層の形成によってAl2 O3 によるNiの保持
が完全となり、両者の分離を起さずに衝撃力を加えるこ
とができるため、前記表1〜表3に示したような複合化
率の改善が可能となった。
系基板に対し、アルゴンアークによるプラズマジェット
により溶射皮膜を形成し、その密着強さを比較した結果
を図8に示す。なお、参考としてα−Al2 O3 単独の
場合も併記した。図8によれば、表3の結果と同様に、
比較例2の場合は、α−Al2 O3 単独の場合よりも高
い密着強さを示すが、比較例1の密着強さを越えること
はできない。一方、本発明による皮膜の密着強さは、算
出された複合化率の向上とともに形成されたNiAl2
O4 の化学結合層によりAl2 O3 とNiの結合力が向
上するため、いずれのものよりも高く、被覆による複合
化が十分完了していることを示している。以上、実施例
ではセラミックスにα−Al2 O3 を、金属類にNiを
用いた場合について説明したが、其他のセラミックス及
び金属類であって、加熱によって両者の機械的結合構造
とともに、その接触部に化学結合層が形成できればよ
く、前記実施例のみに限定されるものではない。
ではセラミックスと金属類との機械的結合のほかに、両
者の接触部において化学反応による結合層が形成されて
いるため、被覆層の密着強さの高いセラミックス基複合
溶射材となる。したがって密着強さの高い溶射皮膜がえ
られる。また、本発明の方法によれば前記効果のある複
合溶射材がえられるとともに、低衝撃力で複合化が可能
なため、主成分セラミックスの破砕が少なく、また、副
成分金属類の衝撃によるセラミックスからの脱落が少な
いため収率が高くなる。さらに副成分である金属の配合
比が低くても均一に複合化された溶射材がえられる。
ある。
の粒子の半分を拡大した断面で示す説明図である。
分をさらに拡大して示す説明図である。
す図である。
Niを副成分とするセラミックス基複合溶射材のX線回
折図形を示す。
折図形を示す。
みのX線回折図形を示す。
比較して示す図である。
拡大し、半分を断面で示す説明図である。
ラミックスに金属類を付着させた処理前の粒子の状態を
拡大し、その半分を断面で示す説明図である。
念的な説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミックス粒子の表面に金属類の被覆
層を施してなるセラミックス基複合溶射材において、セ
ラミックスと金属類との接触部が互に入り組んだ機械的
結合構造と、化学反応層とで構成されていることを特徴
とするセラミックス基複合溶射材。 - 【請求項2】 セラミックス粒子と金属類とに打撃を加
えてセラミックス基複合溶射材を製造する場合におい
て、被処理粉体に対し、加熱器によって熱を加えながら
処理することを特徴とするセラミックス基複合溶射材の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01146693A JP3427078B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | セラミックス基複合溶射材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01146693A JP3427078B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | セラミックス基複合溶射材の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH073424A true JPH073424A (ja) | 1995-01-06 |
JP3427078B2 JP3427078B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=11778861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01146693A Expired - Lifetime JP3427078B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | セラミックス基複合溶射材の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3427078B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9194243B2 (en) | 2009-07-17 | 2015-11-24 | Rolls-Royce Corporation | Substrate features for mitigating stress |
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US10040094B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-08-07 | Rolls-Royce Corporation | Coating interface |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
KR101505408B1 (ko) | 2013-09-27 | 2015-03-25 | 현대제철 주식회사 | 용탕주입 레들용 가열장치 |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP01146693A patent/JP3427078B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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