JPH0820857A - 多孔性セラミック膜の成膜方法 - Google Patents

多孔性セラミック膜の成膜方法

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JPH0820857A
JPH0820857A JP6156314A JP15631494A JPH0820857A JP H0820857 A JPH0820857 A JP H0820857A JP 6156314 A JP6156314 A JP 6156314A JP 15631494 A JP15631494 A JP 15631494A JP H0820857 A JPH0820857 A JP H0820857A
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JP
Japan
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resin
powder
ceramic film
ceramic
film
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JP6156314A
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English (en)
Inventor
Koyo Inaba
公洋 稲葉
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IHI Corp
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IHI Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性、耐衝撃性が高く、使用時に酸素を含
む高温ガスに晒されても、割れ、欠け、剥がれ等が生じ
にくく、これにより、コーティングの耐久性と信頼性を
高めることができる多孔性セラミック膜の成膜方法を提
供する。 【構成】 耐熱性の高いセラミック粉末1と溶射温度で
蒸発する樹脂2の粉末とを混合して混合粉末3を形成
し、この混合粉末を被処理金属面4に溶射して同時に樹
脂を少なくとも部分的に蒸発させ、セラミック膜5の内
部に気孔6を形成する。セラミック粉末は、イットリア
を含むジリコニア、好ましくはZrO2 ・8Y2 3
あり、樹脂粉末は粒径70〜120μmのポリアクリル
樹脂である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、気孔部分が多く耐熱性
に優れた多孔性セラミック膜の成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ジェットエンジンの燃焼器のように、使
用時に酸素を含む高温ガスに晒される装置では、高温酸
化や腐食から母材を保護するために溶射によるセラミッ
クコーティングが従来から行われている。このコーティ
ング膜は、母材の表面に密着した金属膜と、その表面に
形成されたセラミック膜とからなり、このセラミック膜
には、マグネシアを含むジリコニア(ZrO2 ・24M
gO)やイットリアを含むジリコニア(ZrO2 ・8Y
2 3 )が使用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ジェットエン
ジンのオーバーホール時(定期点検時)にコーティング
面を観察すると、熱応力等によりコーティングの割れ、
欠け、剥がれ等が発見されること多い問題点があった。
そのため、従来のセラミックコーティングでは、連続使
用時の信頼性が不十分であり、このためジェットエンジ
ンのオーバーホールの頻度が多く、エンジンの稼働率が
低い問題点があった。
【0004】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来
よりも耐熱性、耐衝撃性が高く、使用時に酸素を含む高
温ガスに晒されても、割れ、欠け、剥がれ等が生じにく
く、これにより、コーティングの耐久性と信頼性を高め
ることができる多孔性セラミック膜の成膜方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、耐熱性
の高いセラミック粉末と溶射温度で蒸発する樹脂粉末と
を混合して混合粉末を形成し、該混合粉末を被処理金属
面に溶射し、同時に樹脂を少なくとも部分的に蒸発さ
せ、セラミック膜内に気孔を形成する、ことを特徴とす
る多孔性セラミック膜の成膜方法が提供される。
【0006】本発明の好ましい実施例によれば、前記セ
ラミック粉末は、イットリアを含むジリコニアであり、
前記樹脂粉末はポリアクリル樹脂である。また、前記セ
ラミック粉末は、ZrO2 ・8Y2 3 であり、前記ポ
リアクリル樹脂の粒径は70〜120μmである。更
に、前記ポリアクリル樹脂の体積比率は、20〜40%
である、ことが好ましい。
【0007】また、前記混合粉末の溶射前に、被処理金
属面に溶射により金属膜を形成する。更に、前記混合粉
末の溶射後に、セラミック膜を加熱して残留樹脂を気化
させる、ことが好ましい。
【0008】
【作用】上記本発明の方法によれば、耐熱性の高いセラ
ミック粉末と溶射温度で蒸発する樹脂粉末とを混合した
混合粉末を被処理金属面に溶射して、溶射と同時に樹脂
を少なくとも部分的に蒸発させるので、セラミック膜の
内部に多数の気孔を形成することができる。この気孔に
より、セラミック膜の耐熱性、耐衝撃性が高くなり、使
用時に酸素を含む高温ガスに長時間晒されても、割れ、
欠け、剥がれ等がほとんど生じなくなり、コーティング
の耐久性と信頼性を高めることができる。
【0009】特に、本発明の好ましい実施例によれば、
セラミック粉末を、イットリアを含むジリコニア例えば
ZrO2 ・8Y2 3 とし、樹脂粉末を粒径70〜12
0μmのポリアクリル樹脂とし、特に、その体積比率を
20〜40%とすれば、耐熱性、耐衝撃性を効果的に高
めることができる。更に、混合粉末の溶射前に、被処理
金属面に溶射により金属膜を形成して、ボンド膜とし、
また、混合粉末の溶射後に、セラミック膜を加熱して残
留樹脂を気化させることにより、セラミック膜の密着性
を高めその信頼性を一層高めることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は、本発明による多孔性セラミック
膜の成膜方法を模式的に示すフロー図である。この図に
おいて、本発明の成膜方法は、耐熱性の高いセラミック
粉末1と溶射温度で蒸発する樹脂2の粉末とを混合して
混合粉末3を形成する混合工程12と、混合粉末3を被
処理金属面4に溶射し、同時に樹脂2を少なくとも部分
的に蒸発させてセラミック膜5内に気孔6を形成するセ
ラミック溶射工程16とからなる。セラミック溶射工程
16は、プラズマ溶射又はフレーム溶射であるのがよ
い。
【0011】かかる方法により、混合粉末3を被処理金
属面4に溶射して、溶射と同時に樹脂2を少なくとも部
分的に蒸発させるので、セラミック膜5の内部に多数の
気孔6を形成することができる。後述する試験結果から
明らかなように、この気孔6により、セラミック膜5の
耐熱性、耐衝撃性が高くなり、使用時に酸素を含む高温
ガスに長時間晒されても、割れ、欠け、剥がれ等がほと
んど生じなくなり、コーティングの耐久性と信頼性を高
めることができる。
【0012】セラミック粉末1は、好ましくはイットリ
アを含むジリコニアであり、特に好ましくは、ZrO2
・8Y2 3 である。ZrO2 ・8Y2 3 は従来から
用いられていたセラミックであり、特にイットリアで安
定化されており、安定した耐熱性及び耐食性を発揮する
ことができる。樹脂粉末2は、好ましくはポリアクリル
樹脂であり、粒径70〜120μmの粒子を体積比率で
20〜40%含むことが好ましく、特に約40%の体積
比率であるのがよい。この構成により、耐熱性、耐衝撃
性を効果的に高めることができることが後述する試験結
果より明らかとなった。
【0013】図1の方法は、混合粉末の溶射前、すなわ
ち溶射工程16の前に、ボンド膜用金属7を被処理金属
面4に溶射するボンド金属溶射工程14を更に有する。
このボンド膜用金属7は、例えばNiCoCrAlYで
あり、被処理金属面4とセラミック膜5との密着性を高
めることができる。更に、図1の方法は、混合粉末の溶
射後、すなわち溶射工程16の後に、セラミック膜5を
加熱して残留樹脂を気化させる気化工程18を有する。
この気化工程18は、残留樹脂を完全に気化させて除去
できる条件、例えば500℃で60分間加熱するのがよ
い。
【0014】図2〜図6は、本発明の方法による試験結
果であり、図2は試験した従来のセラミックAと混合粉
末B−1〜B−3の混合比を示す図、図3は耐熱試験
(A)と熱衝撃試験(B)の加熱サイクル図である。図
2において、ポリアクリル樹脂には粒径70〜120μ
mの粒子を使用した。
【0015】図4は工程16によるセラミック溶射後の
セラミック膜の約100倍の拡大断面図であり、左側に
矢印で示す範囲がセラミック膜を示している。この図か
ら、従来のセラミック膜(A)と比較し、本発明におけ
るセラミック膜(B−1)(B−2)(B−3)は、セ
ラミック膜の内部に多数の気孔(黒く見える部分)が形
成されていることがわかる。また、気化工程18後の同
様の図(図示せず)との比較から、気化工程18による
セラミック膜の変化は少なく、気化工程18は必ずしも
必要でないことがわかった。
【0016】図5(A)は工程16、工程18の後の本
発明によるセラミック膜の表面図、図5(B)は耐熱試
験後の同様の図である。図5(A)で矩形板の上端部の
黒い部分は溶射していない母材であり、白い部分がセラ
ミック膜の部分である。なお、従来のセラミックAの場
合も同様の外観を示している。図5(A)(B)の比較
から1200℃で50時間加熱する耐熱試験により、従
来のセラミック膜Aと本発明によるセラミック膜B−2
(30%樹脂)ではほぼ同様に剥離しているが、本発明
のセラミック膜B−1(20%樹脂)とB−3(40%
樹脂)では、ほとんど剥離が生じていないことがわか
る。
【0017】図6は気化工程18の後の引張強度を比較
した図である。この図から、引張強度は、従来のセラミ
ック膜Aよりも低いが、B−2(30%樹脂)及びB−
3(40%樹脂)の引張強度は必要な強度(規格値)を
十分満たしていることがわかる。
【0018】従って、上述の試験により、耐熱性の高い
セラミック粉末と溶射温度で蒸発する樹脂粉末とを混合
した混合粉末を被処理金属面に溶射して、溶射と同時に
樹脂を少なくとも部分的に蒸発させるので、セラミック
膜の内部に多数の気孔を形成することができ、この気孔
により、セラミック膜の耐熱性、耐衝撃性を高めること
ができることがわかる。従って、使用時に酸素を含む高
温ガスに長時間晒されても、割れ、欠け、剥がれ等がほ
とんど生じなくなり、コーティングの耐久性と信頼性を
高めることができる。
【0019】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更できることは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明の多孔性セラミ
ック膜の成膜方法は、従来よりも耐熱性、耐衝撃性が高
く、使用時に酸素を含む高温ガスに晒されても、割れ、
欠け、剥がれ等が生じにくく、これにより、コーティン
グの耐久性と信頼性を高めることができる、等の優れた
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成膜方法を模式的に示すフロー図であ
る。
【図2】試験した従来のセラミックAと混合粉末B−1
〜B−3の混合比を示す図である。
【図3】耐熱試験と熱衝撃試験の加熱サイクル図であ
る。
【図4】セラミック溶射後のセラミック膜の断面図であ
る。
【図5】セラミック溶射後(A)と耐熱試験後(B)の
セラミック膜の表面図である。
【図6】気化工程の後の引張強度の比較図である。
【符号の説明】 1 セラミック粉末 2 樹脂 3 混合粉末 4 被処理金属面 5 セラミック膜 6 気孔 7 ボンド用金属 12 混合工程 14 ボンド金属溶射工程 16 セラミック溶射工程 18 気化工程

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱性の高いセラミック粉末と溶射温度
    で蒸発する樹脂粉末とを混合して混合粉末を形成し、該
    混合粉末を被処理金属面に溶射し、同時に樹脂を少なく
    とも部分的に蒸発させ、セラミック膜内に気孔を形成す
    る、ことを特徴とする多孔性セラミック膜の成膜方法。
  2. 【請求項2】 前記セラミック粉末は、イットリアを含
    むジリコニアであり、前記樹脂粉末はポリアクリル樹脂
    である、ことを特徴とする請求項1に記載の多孔性セラ
    ミック膜の成膜方法。
  3. 【請求項3】 前記セラミック粉末は、ZrO2 ・8Y
    2 3 であり、前記ポリアクリル樹脂の粒径は70〜1
    20μmである、ことを特徴とする請求項2に記載の多
    孔性セラミック膜の成膜方法。
  4. 【請求項4】 前記ポリアクリル樹脂の体積比率は、2
    0〜40%である、ことを特徴とする請求項2に記載の
    多孔性セラミック膜の成膜方法。
  5. 【請求項5】 前記混合粉末の溶射前に、被処理金属面
    に溶射により金属膜を形成する、ことを特徴とする請求
    項1乃至4に記載の多孔性セラミック膜の成膜方法。
  6. 【請求項6】 前記混合粉末の溶射後に、セラミック膜
    を加熱して残留樹脂を気化させる、ことを特徴とする請
    求項1乃至5に記載の多孔性セラミック膜の成膜方法。
JP6156314A 1994-07-08 1994-07-08 多孔性セラミック膜の成膜方法 Pending JPH0820857A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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