JPH08209321A

JPH08209321A - 溶射皮膜の作製方法

Info

Publication number: JPH08209321A
Application number: JP1886395A
Authority: JP
Inventors: Harunobu Suzuki; 晴信鈴木; Hitoshi Muramatsu; 仁村松
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、従来法よりもめっき皮膜厚
さを減少させながら、十分な密着強さを確保でき、コス
ト低減と作業性向上を図ることが可能な溶射皮膜の作製
方法を提供することにある。【構成】本発明の作製方法では、素材１の表面に溶射
下地層としてめっきを施し、めっき層２の表面を活性化
処理により活性化させ、その後に、めっき層２の表面に
溶射材料のＮｉＣｒを溶射して溶射皮膜４を形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密着性に優れる溶射皮
膜の作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、金属又は金属酸化物の溶射材料を
加熱し、溶融状態にした溶射材料の微粉末等を相手素材
に吹き付けてコーテングする各種の溶射法が提案されて
おり、これら溶射法によって耐摩耗性などが要求される
部品の素材表面に硬質層の溶射皮膜が形成されている。
この溶射皮膜は、主にアンカー効果で相手素材との密着
強さを確保しており、そのため、溶射皮膜の密着強さを
向上させるには、素材表面を溶射前に粗面化する必要が
ある。

【０００３】このような粗面化を行う方法としては、サ
ンドブラスト法、機械加工法等がある。その中でも、サ
ンドブラスト法は、所定圧の圧縮空気で砂を素材表面に
吹き付ける処理方法であって簡単に行える上、ある程度
の密着強さが得られるため、最も一般的に行われてい
る。また、他の方法としてはめっき処理法が提供されて
おり、素材表面にＮｉーＰ−ＳｉＣ等のめっきを行い、
素材表面を粗面化して密着強さを向上させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たサンドブラスト法で得られる表面粗さは、素材がアル
ミニウム系材料の場合は３〜５μｍＲａ（中心線平均あ
らさ）であり、鉄系材料の場合は１〜３μｍＲａであっ
て、それ程大きくはないので、形成される溶射皮膜の密
着強さを向上させるには限界を有していた。また、素材
表面にめっきを行う場合には、サンドブラスト法以上の
表面粗さを得ることは可能であるが、例えばサンドブラ
スト法の２倍の密着強さを得るには２００μｍ程度のめ
っき膜厚を必要とするので、多くの時間とコストが掛か
った。しかも、サンドブラスト法と同程度の表面粗さで
は、めっき処理を施した方が溶射皮膜の密着強さが小さ
いという問題もあった。

【０００５】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、従来法よりもめっき皮膜厚
さを減少させながら、十分な密着強さを確保でき、コス
ト低減と作業性向上を図ることが可能な溶射皮膜の作製
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明においては、素材表面に溶
射下地層としてめっきを施し、該めっき層の表面を活性
化処理により活性化させ、その後に、上記めっき層の表
面に溶射材料を溶射して溶射皮膜を形成している。

【０００７】ところで、サンドブラスト法が同程度の表
面粗さを持つめっき皮膜よりも密着強さが大きい理由と
して、処理後の表面が活性化されていることが挙げられ
る。本来、溶射皮膜の密着強さは、アンカー効果による
ものが主であるため、素材の表面粗さが重要な因子とな
るが、同程度の表面粗さを持つ素材では素材表面の酸化
層や不純物等が除去された活性な状態になっていること
が重要である。

【０００８】そこで、本発明に係る溶射皮膜の作製方法
では、図１に示す如く、素材１の表面にＮｉーＰーＳｉ
Ｃ等のめっきを行って分散めっき層２を形成することに
よりある程度粗面化し、次いで、硝酸等によるエッチン
グあるいは吹き付ける空気圧を下げたサンドブラスト処
理によって、図２に示すように分散めっき層２の表面の
酸化層（又は不純物層）３などを除去して該めっき層２
の表面を活性化させ、しかる後、図３に示すように分散
めっき層２の表面上に溶射皮膜（例えば、ＮｉＣｒ等）
４を形成している。

【０００９】本発明の作製方法において、めっき皮膜で
ある分散めっき層２にエッチングを行う場合、処理時間
によって表面粗さはそれほど変化しないが、密着強さは
最初増加してもその後減少する傾向があるので、適切な
時間を設定する必要がある。また、サンドブラスト処理
は、分散めっき層２によって得られた表面の粗さを減少
させる傾向があるので、吹き付ける空気圧を上げたり、
又は長時間の処理を行うと、通常のサンドブラスト処理
で得られる表面粗さである３μｍＲａ程度になって、効
果が半減してしまう。そのため、吹き付ける空気圧を下
げ、短時間で処理することが望ましい。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。

【００１１】本発明に係る溶射皮膜の作製方法の一実施
例では、素材１である試験片としてアルミニウム鋳造合
金（ＡＣ４Ｃ）の材料で、５０×１３０×１０^tｍｍの
大きさに形成されている板状体を使用した。

【００１２】本実施例の試験片１ａは、図４に示す
（１）〜（９）の各工程を順に経て作製される。

【００１３】（１）アルカリ脱脂まず、上記試験片となる材料を温度６５゜Ｃのアルカリ
性液中に２分間浸漬して、表面の油脂分などの脱脂を行
い、水洗いをする。（２）混酸処理そして、アルカリ脱脂を行った試験片の材料を室温でフ
ッ酸１、硝酸３の混酸液中に３０秒間浸漬して、アルカ
リ処理により生じたスマットの除去を行い、水洗いをす
る。（３）亜鉛置換次いで、混酸処理を行った試験片の材料を室温で亜鉛置
換液中に３０秒間浸漬する。すると、アルミニウムが液
に溶解し、液中の亜鉛イオンがアルミニウムの表面に金
属亜鉛となって析出することになる。しかる後、水洗い
を行う。（４）硝酸処理亜鉛置換を行った試験片の材料を室温で硝酸液中に１５
秒間浸漬して亜鉛置換被膜を剥離する。しかる後に二度
目の亜鉛置換を行う。このように二重置換を行うと置換
被膜がち密となり、密着性、被覆力を高めることができ
る。その後に水洗いを行う。（５）亜鉛置換再び、試験片の材料を室温で亜鉛置換液中に３０秒間浸
漬し、水洗いを行う。これは、亜鉛置換を２度行う方が
めっきの密着性が良くなるからである。

【００１４】（６）分散めっき次に、２度の亜鉛置換を行った試験片の材料の表面にＮ
ｉーＰーＳｉＣの分散めっきを行って、厚さが約６０μ
ｍのめっき層を形成し、水洗いをする。めっき浴は一般
に使用されているスルファミン酸ニッケル浴とし、Ｓｉ
Ｃ粒子を分散させることにより得られるＮｉーＰーＳｉ
Ｃ分散めっきを試験に供した。めっき方法には無電解法
と電解法があるが、本実施例では所定の膜厚を任意に短
時間で形成し易いという観点から電解法を採用した。こ
の方法によって得られためっき層の表面粗さは、後述す
る表２で示すように、４．７〜５．９μｍＲａの範囲で
あった。（７）活性化処理めっき層の表面の活性化方法としては、硝酸エッチン
グ、ガラスビーズショットおよびサンドブラスト処理法
の３方法を用いた。各処理方法の条件は以下の表１の通
りである。この活性活化処理を行った後、水洗いをして
（８）工程のアセトン洗浄をする。

【００１５】

【表１】

【００１６】（９）プラズマ溶射しかる後、活性化させためっき層の表面に金属又は金属
酸化物の溶射材料を溶射法により溶射して溶射皮膜を形
成する。溶射法としてはプラズマ溶射法を用い、また溶
射材料としてはＮｉＣｒを用いており、ＮｉＣｒ溶射皮
膜はこれを約２００μｍとなるように施した。プラズマ
溶射は、陰極とノズル陽極の間の直流アークによって、
送給される作動ガス（Ａｒ、Ｎ₂、Ｈ₂あるいはそれら
の混合ガス）が熱せられて、プラズマジェットとなっ
て、ノズルから噴出する。溶射材料は粉末である。粉末
粒子はプラズマジェットによって加熱ー加速されて、素
材表面に吹き付けられ、皮膜となる。上記方法による
（１）〜（９）の各工程を順に経ると、試験片が作製さ
れる。このような試験片から形成された各試料につい
て、めっき面および活性化面の表面粗さを計測すると、
以下の表２に示す通りである。

【００１７】

【表２】

【００１８】そして、溶射皮膜の密着性を評価するた
め、試験片から３０×３０ｍｍの切断片を切り出して試
料１ａとし、引張り試験を行った。引張り試験は活性化
処理を行わなかった未処理品を含めて９種類の試料につ
いて実施し、試験回数は各試料１ａとも３回づつとし
た。引張り試験には、図５に示すＪＩＳ法で直径Ｄ₁が
４０ｍｍの上下一対の引張り試験治具５，６が用いら
れ、図６に示す本実施例で直径Ｄ₂が２５ｍｍの上下一
対の引張り試験治具７，８が用いられている。また、溶
射皮膜４が形成された試料１ａは、この上下面を接着剤
９によって試験治具５，６，７，８に接着するようにし
ている。

【００１９】密着性試験は、図５で示すＪＩＳ法に従っ
て行われるのが普通であるが、密着性が良好な溶射皮膜
４の場合には、当該皮膜４の剥離に要する荷重が非常に
大きくなるので、引張り試験機の能力を越えてしまうこ
とがある。そこで、本実施例では、図６で示す試験法の
ように、溶射皮膜４に接着する側の試験治具７の先端部
直径ｄを１２ｍｍとして接着面積を小さく形成し、小さ
い荷重で溶射皮膜４の剥離が起こるようにして引張り試
験を行った。なお、剥離面積は、ＪＩＳ法では引張り試
験治具５，６の面積と一致するのに対して、本実施例の
試験法では試験治具７の先端部の周りの皮膜が引っ張ら
れて剥離した面積も加えた値とした。また、密着強さは
剥離荷重を剥離面積で割った値とした。

【００２０】試験結果を上記の表２に示す。この表２に
おける活性化面の粗さは、密着性試験で溶射皮膜４が剥
離した部分の表面粗さを測定した結果である。表２か
ら、硝酸エッチングでは、活性化処理によってほとんど
表面粗さは変化しなかったが、ガラスビーズショットや
サンドブラスト処理ではともに減少していることが判
る。また、密着強さは、ガラスビーズショット以外のも
ので増加が見られる。硝酸エッチングでは、１８％のも
ので６０秒処理したものが最大の密着強さを示し、それ
以上の時間処理したものは密着強さが減少している。し
かも、６０％硝酸エッチングのものでもさらに減少が見
られることから、長時間の処理では効果が減少するもの
と判断できる。なお、サンドブラスト処理では、吹き付
ける空気圧が高い場合には表面粗さが小さくなり、活性
化の効果を打ち消すので、空気圧は３ｋｇ／ｃｍ²以下
であることが望ましい。

【００２１】本実施例の溶射皮膜の作製方法において
は、上記（１）〜（９）の各工程を順に経て行われてい
るため、従来法の如くめっき後にそのまま溶射を行って
形成した皮膜に比べて、高い密着強さの溶射皮膜４を有
する試料１ａの素材１を得ることができる（表２を参
照）。

【００２２】以上、本発明の一実施例につき述べたが、
本発明は既述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。

【００２３】例えば、既述の実施例においては、亜鉛置
換の工程を２つ設けたが、置換液などによって薄くて緻
密な皮膜が得られれば、亜鉛置換は１度でもよく、一方
の亜鉛置換の工程を省略することもできる。

【００２４】

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る溶射皮膜の作
製方法は、素材表面に溶射下地層としてめっきを施し、
該めっき層の表面を活性化処理により活性化させ、その
後に、上記めっき層の表面に溶射材料を溶射して溶射皮
膜を形成しているので、素材の種類に関係なく、溶射皮
膜の密着強さを向上させることができる。したがって、
本発明の作製方法によれば、同程度の密着強さを得るの
に必要なめっき膜厚が薄くて済むので、めっきの処理時
間を短縮でき、コスト低減と作業性の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶射皮膜の作製方法において、素
材表面にめっきを行った状態を示す概念図ある。

【図２】図１におけるめっき表面の酸化層等をエッチン
グなどによって除去した状態を示す概念図である。

【図３】図２における活性化しためっき表面上に溶射皮
膜を形成した状態を示す概念図である。

【図４】本発明の一実施例に係る溶射皮膜の作製方法に
よって試験片を作製する工程を示すブロック図である。

【図５】上記作製方法によって作製された試験片の溶射
皮膜の密着性試験方法のうち、ＪＩＳ法を示す概念図で
ある。

【図６】上記作製方法によって作製された試験片の溶射
皮膜の密着性試験方法のうち、本実施例の試験法を示す
概念図である。

【符号の説明】

１素材２分散めっき層４溶射皮膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素材表面に溶射下地層としてめっきを施
し、該めっき層の表面を活性化処理により活性化させ、
その後に、上記めっき層の表面に溶射材料を溶射して溶
射皮膜を形成することを特徴とする溶射皮膜の作製方
法。
【請求項２】上記めっき層の表面が、エッチング処理
により活性化されることを特徴とする請求項１に記載の
溶射皮膜の作製方法。
【請求項３】上記めっき層の表面が、サンドブラスト
処理により活性化されることを特徴とする請求項１に記
載の溶射皮膜の作製方法。