JPH0975845A - 粉末コーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数種の粉末ができるだけ均一に分散した複合
コーティング層を得る。 【解決手段】複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に浮
遊して上方に分離する粉末２を第１溶媒４でスラリー化
して母材１表面に塗布し、この第１スラリー層を途中ま
で乾燥する。複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に沈
降して下方に分離する粉末３を第１溶媒４と相溶性のあ
る第２溶媒５でスラリー化し、半乾燥状態の第１スラリ
ー層表面に塗布する。このとき、半乾燥状態の第１スラ
リー層と第２スラリー層との界面では、互いに相溶性の
ある第１溶媒４及び第２溶媒５同士が混合して境界がな
くなるため、第１スラリー層中の粉末２の一部が第２ス
ラリー層中に分散する。したがって、第１スラリーの粉
末２と第２スラリーの粉末３とがほぼ均一に分散した組
織の複合コーティング層６を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は粉末コーティング方
法に関し、より詳しくは粉末を溶媒でスラリー化し、塗
布することにより、複数種の粉末が分散した複合コーテ
ィング層を形成する粉末コーティング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、耐摩耗性、耐食性、断熱性や摩擦
係数調整等の様々な目的のために、多成分系の複合材料
が検討されており、近年その成分も複雑に、かつ、多成
分になってきている。これらの複合材料は、各成分系の
原料を混合し、射出成形、鋳造、プレス等の手段により
成形することにより製品化されている。

【０００３】一方、上記特性を必要とする部分が製品の
最表面のみの場合、コーティング、めっき、蒸着等の表
面処理を行うことにより、所望の表面特性を得た製品も
ある。これらの表面処理材は、母材自身の特性を生かし
たまま最表面に所望の特性を付与できるため、通常の複
合材と同様に使用できたり、母材に最表面とは別の機能
を付与したりすることができる。

【０００４】上記表面処理技術のうちコーティング技術
は、特性を付与する各原料をバインダを含む水等の溶媒
でスラリー化し、これを母材表面に塗布後、熱処理を行
って製品化するものであり、設備投資が小さく、かつ、
容易に処理できるため、広く利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記コーティング技術
での課題は特性を付与する原料を溶媒中にいかに均一に
分散させ、安定したスラリーにするかである。このた
め、ポリカルボン酸やポリアクリル酸等の分散剤を添加
したり、分散性の悪い粉末を予め表面処理してから溶媒
に添加する等の手段が検討されている。

【０００６】しかし、例えば金属粉末と樹脂粉末のよう
に比重差が非常に大きい混合粉末の場合や、金属粉末と
セラミックス微粉末のように粒子径が非常に異なる混合
粉末の場合には、分散剤等を使用しても、金属粉末が沈
降したり、逆に比重が小さいものが表面に浮いたりし
て、均一なスラリーを得ることが困難である。また、あ
る原料を単独でコーティングし、乾燥後、次の原料をコ
ーティングする方法も考えられるが、各原料よりなる単
独のコーティング層が積層された複数層となり、各原料
を混合したスラリーをコーティングした場合とは異なっ
た特性となり、目的の特性を得られないことがある。ま
た、各層間の密着強度が問題となり、層間での剥離の問
題も生じる。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、複数種の粉末をコーティングする場合であって
も、これらの粉末ができるだけ均一に分散した複合コー
ティング層を得ることのできる粉末コーティング方法を
提供することを解決すべき技術課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の粉末コーティング方法は、粉末を溶媒でスラ
リー化し、該スラリーを母材表面に塗布することによ
り、複数種の粉末が分散した複合コーティング層を該母
材表面に形成する粉末コーティング方法であって、上記
複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に浮遊して上方に
分離する粉末を第１溶媒でスラリー化し、該スラリーを
上記母材表面に塗布して第１スラリー層を形成する工程
と、上記第１スラリー層を途中まで乾燥する半乾燥工程
と、上記複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に沈降し
て下方に分離する粉末を上記第１溶媒と相溶性のある第
２溶媒でスラリー化し、該スラリーを上記第１スラリー
層表面に塗布して第２スラリー層を形成する工程と、上
記第１スラリー層及び上記第２スラリー層を完全に乾燥
する乾燥工程とを順に実施することを特徴とするもので
ある。

【０００９】この方法では、複数種の粉末を溶媒中に放
置した場合に浮遊して上方に分離する粉末のスラリーを
まず母材表面に塗布して第１スラリー層とし、半乾燥状
態とした第１スラリー層表面に、複数種の粉末を溶媒中
に放置した場合に沈降して下方に分離する粉末のスラリ
ーを塗布して第２スラリー層とする。このとき、上記半
乾燥状態の第１スラリー層と第２スラリー層との界面で
は、互いに相溶性のある第１溶媒及び第２溶媒同士が混
合して境界がなくなる。このため、先に塗布されていた
第１スラリー層中の粉末の一部が第２スラリー層中に分
散する。したがって、第１スラリーの粉末と第２スラリ
ーの粉末とがほぼ均一に分散した組織の複合コーティン
グ層を得ることができる。

【００１０】上記課題を解決する請求項２記載の粉末コ
ーティング方法は、粉末を溶媒でスラリー化し、該スラ
リーを母材表面に塗布することにより、複数種の粉末が
分散した複合コーティング層を該母材表面に形成する粉
末コーティング方法であって、上記複数種の粉末を溶媒
中に放置した場合に浮遊して上方に分離する粉末を第１
溶媒でスラリー化し、該スラリーを上記母材表面に塗布
して第１スラリー層を形成する工程と、上記第１スラリ
ー層を途中まで乾燥する半乾燥工程と、上記複数種の粉
末を溶媒中に放置した場合に沈降して下方に分離する粉
末を上記第１溶媒より乾燥速度の速い第２溶媒でスラリ
ー化し、該スラリーを上記第１スラリー層表面に塗布し
て第２スラリー層を形成する工程と、上記第１スラリー
層及び上記第２スラリー層を完全に乾燥する乾燥工程と
を順に実施することを特徴とするものである。

【００１１】この方法では、複数種の粉末を溶媒中に放
置した場合に浮遊して上方に分離する粉末のスラリーを
まず母材表面に塗布して第１スラリー層とし、半乾燥状
態とした第１スラリー層表面に、複数種の粉末を溶媒中
に放置した場合に沈降して下方に分離する粉末のスラリ
ーを塗布して第２スラリー層とし、第１スラリー層及び
第２スラリー層を完全に乾燥する。この乾燥工程中、第
２スラリー層の溶媒が第１スラリー層の溶媒より速く乾
燥することにより、第２スラリー層中には第１スラリー
層から最表面側へと延びる連通孔が形成される。このた
め、第１スラリー層の溶媒は上記連通孔を通って乾燥
し、その際第１スラリー層中の粉体が上記連通孔内に入
り込む。したがって、第２スラリーの粉末間に第１スラ
リーの粉末が母材から最表面方向に連続して分布した複
合コーティング層を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の粉末コーティング
方法に係る実施の形態について説明する。 （第１の実施形態）本実施形態は、請求項１記載の方法
に係るもので、その工程を図１に示すように、比重が軽
い粉末又は粒子径が小さい粉末２と、比重が重い粉末又
は粒子径が大きい粉末３とが均一分散した複合コーテイ
ィング層６を母材１にコーティングするものである。

【００１３】図１中、１は母材、２は第１スラリーＡ中
の粉末、３は第２スラリーＢ中の粉末、４は第１スラリ
ーＡの第１溶媒、５は第２スラリーＢの第２溶媒、６は
複合コーティング層である。第１スラリーＡには、第２
スラリーＢに用いる粉末と同一スラリーとして混合した
場合に、分離して浮遊する可能性が高い粉末を使用す
る。例えば、第１スラリーＡに用いる粉末としては、第
２スラリーＢに用いる粉末と比較して比重が軽い粉末、
粒子径が小さい粉末等を挙げることができる。具体的に
は第２スラリーＢに金属粉末を使用した場合、セラミッ
クス粉末、黒鉛粉末、カーボン粉末、樹脂粉末や、ある
いは第２スラリーＢに用いた金属粉末と比較して非常に
細かい金属粉末を第１スラリーＡに用いることができ
る。

【００１４】比重差の異なる粉末を第１スラリーＡ及び
第２スラリーＢに用いる場合、１〜２ｇ／ｃｍ³ 程度の
比重を有する粉末を第１スラリーＡに用い、３ｇ／ｃｍ
³ 以上程度の比重を有する粉末を第２スラリーＢに用い
ることが好ましい。また第２スラリーＢに用いる粉末の
比重は、第１スラリーＡに用いる粉末の比重の２〜３倍
程度であることが好ましい。

【００１５】粒子径の異なる粉末を第１スラリーＡ及び
第２スラリーＢに用いる場合、平均粒径が１μｍ以下程
度の粉末を第１スラリーＡに用い、平均粒径が１μｍ以
上程度の粉末を第２スラリーＢに用いることが好まし
い。また第２スラリーＢに用いる粉末の平均粒径は、第
１スラリーＡに用いる粉末の平均粒径の５〜１０倍程度
であることが好ましい。

【００１６】また、第１スラリーＡ及び第２スラリーＢ
中の各成分の配合量は、粉末：２０〜８０ｖｏｌ％、結
合材：５〜２０ｖｏｌ％、及び溶媒：残部とすることが
好ましい。粉末濃度が８０％を超えると、スラリー粘度
が高くなり過ぎてコーティングの作業性が非常に悪くな
る。このため、作業性の観点からは、粉末濃度を６０ｖ
ｏｌ％以下とすることが好ましい。一方、粉末濃度が２
０ｖｏｌ％より低いと、粉末の母材上への定着率が低く
なり、工業上妥当でない。また、第２スラリーＢ中の粉
末濃度としては、第２スラリーＢ中の溶媒量が多過ぎる
と、第１スラリーＡを塗布、半乾燥後、第２スラリーＢ
を塗布した際、第１スラリーＡ層中の粉末が第２スラリ
ーＢ中で分離し易くなり、両スラリーを単独で別々にコ
ーティングする効果を得にくい。このため、第２スラリ
ーＢ中の粉末濃度は４０〜６０ｖｏｌ％とすることが好
ましい。なお、第２スラリーＢ中の粉末濃度が４０ｖｏ
ｌ％より低くなると粉末の定着率が低下し、工業的でな
い。さらに、第１スラリーＡ中の粉末濃度及び第２スラ
リーＢ中の粉末濃度は、複合コーティング層６として必
要な添加量となるようにそれぞれ調整される。

【００１７】さらに本実施形態では、第１スラリーＡの
第１溶媒と、第２スラリーＢの第２溶媒とは互いに相溶
性のある溶媒を用いる。例えば第１溶媒に水を用いた場
合は、第２溶媒にエタノール、メタノール等のアルコー
ルを用いることができ、第１溶媒にアルコールを用いた
場合は、第２溶媒に他のアルコール、エステル、エーテ
ル等の有機溶剤等を用いることができる。第２スラリー
Ｂ中への第１スラリーＡの分散、作業性等の観点から
は、第１溶媒と第２溶媒とは同一の溶媒であることが好
ましい。

【００１８】以下、本実施形態に係るコーティング方法
の工程について説明する。まず、図１（ａ）に示すよう
に、母材１の表面に第１スラリーＡを塗布する。そし
て、図１（ｂ）に示すように、第１溶媒４の残量が５〜
１０ｖｏｌ％程度になるまで乾燥する。このとき、第１
溶媒４の残量が多過ぎると、その後に第２スラリーＢを
コーティングした際、第１スラリーＡと第２スラリーＢ
とが容易に混合され、両者を単独にコーティングした効
果が発揮されず、第１スラリーＡの粉末２が第２スラリ
ーＢの表面に浮遊してしまう。逆に、第１スラリーＡが
完全に乾燥した状態では、その後に第２スラリーＢをコ
ーティングした際、第２スラリーＢ中への粉末移動効果
が十分に発揮されない。

【００１９】次に、図１（ｃ）に示すように、半乾燥状
態の第１スラリー層の上に、第１スラリーＡの第１溶媒
４と相溶性のある第２溶媒５で調製した第２スラリーＢ
を塗布する。これにより、図１（ｄ）に示すように第２
スラリーＢ中に第１スラリーＡの粉末２が分散し、その
後の乾燥により、図１（ｅ）に示すように第１スラリー
Ａの粉末２と第２スラリーＢの粉末３とが均一に分散し
た複合コーティング層６が形成される。

【００２０】このようにして得られた複合コーティング
層６によれば、母材１の表面に、耐食性、耐摩耗性、高
（低）摩擦係数、高強度等の特性を効果的に付与せしめ
ることができる。したがって、本実施形態は、溶解用坩
堝、摺動物品材、摩擦材等の表面処理に適用することが
可能である。なお、上記実施形態において、熱硬化性バ
インダを用い、乾燥後に熱処理を行うようにすれば、さ
らに複合コーティング層６の強化が期待される。

【００２１】また、上記実施形態では、複数種の粉末を
第１スラリーＡ及び第２スラリーＢの２つのスラリーに
分けてコーティングする方法について説明したが、複数
種の粉末を３つ以上のスラリーに分けてコーティングす
ることも可能である。 （第２の実施形態）本実施形態は、請求項２記載の方法
に係るもので、その工程を図２に示すように、比重が重
い粉末又は粒子径が大きい粉末９が均一分散し、この粉
末９間に比重が軽い粉末又は粒子径が小さい粉末８が連
続的に分布した複合コーテイィング層１２を母材７にコ
ーティングするものである。

【００２２】図２中、７は母材、８は第１スラリーＡ中
の粉末、９は第２スラリーＢ’中の粉末、１０は第１ス
ラリーＡ中の第１溶媒、１１は第２スラリーＢ’中の第
２溶媒、１２は複合コーティング層である。第１スラリ
ーＡには、第２スラリーＢ’に用いる粉末と同一スラリ
ーとして混合した場合に、分離して浮遊する可能性が高
い粉末を使用する。例えば、第１スラリーＡに用いる粉
末としては、第２スラリーＢ’に用いる粉末と比較して
比重が軽い粉末、粒子径が小さい粉末等を挙げることが
できる。具体的には第２スラリーＢ’に金属粉末を使用
した場合、セラミックス粉末、黒鉛粉末、カーボン粉
末、樹脂粉末や、あるいは第２スラリーＢ’に用いた金
属粉末と比較して非常に細かい金属粉末を第１スラリー
Ａに用いることができる。

【００２３】比重差の異なる粉末を第１スラリーＡ及び
第２スラリーＢ’に用いる場合、１〜２ｇ／ｃｍ³ 程度
の比重を有する粉末を第１スラリーＡに用い、３ｇ／ｃ
ｍ³以上程度の比重を有する粉末を第２スラリーＢ’に
用いることが好ましい。また第２スラリーＢ’に用いる
粉末の比重は、第１スラリーＡに用いる粉末の比重の２
〜３倍以上程度であることが好ましい。

【００２４】粒子径の異なる粉末を第１スラリーＡ及び
第２スラリーＢ’に用いる場合、平均粒径が１μｍ以下
程度の粉末を第１スラリーＡに用い、平均粒径が１μｍ
以上程度の粉末を第２スラリーＢ’に用いることが好ま
しい。また第２スラリーＢ’に用いる粉末の平均粒径
は、第１スラリーＡに用いる粉末の平均粒径の５〜１０
倍程度であることが好ましい。

【００２５】また、第１スラリーＡに用いる粉末として
は、乾燥工程中、第２スラリー層中に生成される連通孔
に進入し易いように、できるだけい平均粒径の小さいも
のを用いることが好ましい。さらに、第１スラリーＡに
用いる粉末として、第２スラリーＢ’に用いる粉末の融
点より低くかつ母材が劣化しない温度の条件で溶融する
低融点の粉末を用いた場合、乾燥工程時にこの粉末が溶
融し、第２スラリーＢ’の粉末間に第２スラリーＢ’の
第２溶媒が乾燥することにより生じた連通孔内を上記溶
融物が進入するので、第１スラリーの粉末成分よりなり
母材から最表面方向に連続して延びる針状物が第２スラ
リーＢ’の粉末間に分布した組織の複合コーティング層
を得ることができる。したがって、複合コーティング層
において、母材との密着強度や耐衝撃性を向上させるの
に有利となる。

【００２６】また、第１スラリーＡ及び第２スラリー
Ｂ’中の各成分の配合量は、粉末：２０〜８０ｖｏｌ
％、結合材：５〜２０ｖｏｌ％、及び溶媒：残部とする
ことができる。粉末濃度が８０％を超えると、スラリー
粘度が高くなり過ぎてコーティングの作業性が非常に悪
くなる。このため、作業性の観点からは、粉末濃度を６
０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。一方、粉末濃度
が２０ｖｏｌ％より低いと、粉末の母材上への定着率が
低くなり、工業上妥当でない。また、第２スラリーＢ’
中の粉末濃度としては、第２スラリーＢ’中の溶媒量が
多過ぎると、第２スラリーＢ’の乾燥に時間がかかり過
ぎ、第１スラリーＡの溶媒が第２スラリーＢ’中に溶出
し、連通孔が出来る前に蒸発しようとするため、４０〜
６０ｖｏｌ％とすることが好ましい。さらに、第１スラ
リーＡ中の粉末濃度及び第２スラリーＢ’中の粉末濃度
は、複合コーティング層１２として必要な添加量となる
ようにそれぞれ調整される。

【００２７】さらに、本実施形態では、第２スラリー
Ｂ’の第２溶媒１１には、第１スラリーＡに用いた第１
溶媒１０と比較して乾燥速度が速いものを用いる。第１
スラリーＡに用いる第１溶媒１０と第２スラリーＢに用
いる第２溶媒１１については種々の組合せが考えられる
が、例えば水とアルコール、炭素数の異なるアルコール
や、炭化水素同士を挙げることができる。具体的には、
第１溶媒１０に水を、第２溶媒１１にアルコールを用い
る組合せや、第１溶媒１０にブチルアルコールを、第２
溶媒１１にメチルアルコールを用いる組合せや、第１溶
媒１０に炭素数の多い芳香族炭化水素を、第２溶媒１１
に炭素数の少ないパラフィン系炭化水素を用いる組合せ
等を挙げることができる。なお、水と炭化水素の組合せ
のように、完全に溶解性がないもの同士の組合せの場
合、第１スラリーＡが第２スラリーＢ’をはじいてしま
い第１スラリーＡ上に第２スラリーＢ’をコーティング
できないことになるので、組合せには配慮が必要であ
り、第１溶媒１０及び第２溶媒１１は互いにある程度溶
解性があるものを用いることが好ましい。

【００２８】乾燥速度の目安として蒸気圧が挙げられ、
第２スラリーＢ’の第２溶媒１１の蒸気圧は、第１スラ
リーＡの第１溶媒１０の蒸気圧の１／２〜１／３倍程度
であることが好ましい。以下、本実施形態に係るコーテ
ィング方法の工程について説明する。まず、図２（ａ）
に示すように、母材７の表面に第１スラリーＡを塗布す
る。そして、図２（ｂ）に示すように、第１溶媒１０の
残量が５〜１０ｖｏｌ％程度になるまで乾燥する。この
とき、第１溶媒１０の残量が多過ぎると、その後に第２
スラリーＢ’をコーティングし、第１スラリーＡ及び第
２スラリーＢ’の乾燥工程で、割れ等の不都合が生じ
る。逆に、第１スラリーＡが完全に乾燥した状態では、
第２スラリーＢ’中への粉末移動効果が十分に発揮され
ない。

【００２９】次に、図２（ｃ）に示すように、半乾燥状
態の第１スラリー層の上に、第１スラリーＡで用いた第
１溶媒１０より乾燥速度が速く、かつ第１溶媒１０とあ
る程度の溶解性のある第２溶媒１１で調製した第２スラ
リーＢ’を塗布する。そして、できるだけ第２スラリー
Ｂ’層側の面から加熱して乾燥することにより、図２
（ｄ）に示すように第２スラリーＢ’層が乾燥し、乾燥
時に生じる連通孔１３を通って第１スラリーＡの第１溶
媒１０及び粉末８が表面ににじみ出て、第１スラリーＡ
の乾燥が進行する。なお、第１スラリーＡの溶媒残量が
多い場合やコーティング層表面からではなく母材７側か
ら加熱した場合等には、第２スラリーＢ’中に連通孔１
３が形成される前に第１スラリーＡの第１溶媒１０が加
熱されて膨張し、コーティング層１２に亀裂や剥離が生
じることがあるので、第１スラリーＡの残存溶媒量を適
性化するとともに、乾燥はコーティング層表面側からで
きる限り徐々に加熱することが望ましい。

【００３０】このような過程を経て、図２（ｅ）に示す
ように均一分散した第２スラリーＢ’の粉末９間に第１
スラリーＡの粉末８が母材７から最表面の方向に延びる
ように連続して分布した複合コーティング層１２が形成
される。このようにして得られた複合コーティング層１
２は、母材７との密着性が向上して脱落が防止され、そ
して母材７の表面に耐熱衝撃性、高強度等の特性を効果
的に付与せしめることができる。したがって、本実施形
態は、溶解用坩堝、摺動物品材、摩擦材等の表面処理に
適用することが可能である。

【００３１】なお、上記実施形態において、熱硬化性バ
インダを用い、乾燥後に熱処理を行うようにすれば、さ
らに複合コーティング層１２の強化が期待される。ま
た、上記実施形態では、複数種の粉末を第１スラリーＡ
及び第２スラリーＢ’の２つのスラリーに分けてコーテ
ィングする方法について説明したが、複数種の粉末を３
つ以上のスラリーに分けてコーティングすることも可能
である。

【００３２】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１−１）本実施例は、上記第１の実施形態で示
した方法に準ずる方法により、粉末コーティングを行う
ものである。

【００３３】まず、第１スラリーＡ及び第２スラリーＢ
として、以下のものを準備した。第１スラリーＡ １００μｍ以下のりん片状黒鉛粉末（比重：１．８）：
６０ｖｏｌ％ 水溶性熱硬化性フェノール樹脂：５ｖｏｌ％ 水：残部第２スラリーＢ 平均粒径２〜３μｍのアルミナ粉末（比重：３．９）：
４０ｖｏｌ％ 平均粒径２〜３μｍのシリカ粉末（比重：２．３）：２
０ｖｏｌ％ 水溶性熱硬化性フェノール樹脂：１０ｖｏｌ％ 水：残部 上記第１スラリーＡをステンレス鋼板に０．５ｍｍの厚
さに塗布後、１００℃で１２時間乾燥し、残留水分を１
０ｖｏｌ％以下にした。

【００３４】そして、半乾燥後の第１スラリーＡ層の上
に上記第２スラリーＢを１ｍｍの厚さで塗布後、１００
℃で２４時間乾燥した。その後、３００℃で３時間加熱
して水溶性熱硬化性フェノール樹脂を硬化させた。この
ようにして得られた複合コーティング層について、相手
材Ｓ５５Ｃでの乾式摩擦摩耗試験をすることにより潤滑
性を評価した結果、安定した潤滑性を示した。

【００３５】（比較例１−１）スラリーＣとして、以下
のものを準備した。スラリーＣ １００μｍ以下のりん片状黒鉛粉末：２０ｖｏｌ％ 平均粒径２〜３μｍのアルミナ粉末：２７ｖｏｌ％ 平均粒径２〜３μｍのシリカ粉末：１３ｖｏｌ％ 水溶性熱硬化性フェノール樹脂：１０ｖｏｌ％ 水：残部 上記スラリーＣをステンレス鋼板に１．５ｍｍの厚さに
塗布後、１００℃で４０時間乾燥し、さらに３００℃で
３時間加熱して水溶性熱硬化性フェノール樹脂を硬化さ
せた。

【００３６】このようにして得られた複合コーティング
層について、実施例１−１と同様に潤滑性を評価したと
ころ、試験中に表層近傍の黒鉛の脱落が起こり、初期に
は潤滑性が得られたが、後半に急に摩擦係数が上昇し
た。 （実施例１−２）本実施例も、上記第１の実施形態で示
した方法に準ずる方法により、粉末コーティングを行う
ものである。

【００３７】まず、第１スラリーＡ及び第２スラリーＢ
として、以下のものを準備した。第１スラリーＡ 平均粒径１μｍのシリカ粉末：６０ｖｏｌ％ ポリビニルブチラール：５ｖｏｌ％ エチルアルコール：残部第２スラリーＢ 平均粒径１０μｍの銅系合金粉末（比重：９．０）：６
０ｖｏｌ％ ポリビニルブチラール：１０ｖｏｌ％ アルコール可溶性熱硬化性フェノール樹脂：１０ｖｏｌ
％ エチルアルコール：残部 上記第１スラリーＡを鉄系合金をプレス成形した気孔率
１０％以下の成形体表面に０．５ｍｍの厚さに塗布後、
７０℃で１２時間乾燥し、残留アルコールを１０ｖｏｌ
％以下にした。

【００３８】そして、半乾燥後の第１スラリーＡ層の上
に上記第２スラリーＢを１ｍｍの厚さで塗布後、７０℃
で２４時間乾燥した。その後、３００℃で２時間脱脂を
行った後、１１００℃で１時間真空中で焼結した。この
ようにして得られた複合コーティング層について、相手
材Ｓ５５Ｃでの乾式摩擦摩耗試験をすることにより耐摩
耗性を評価した結果、安定した耐摩耗性を示した。

【００３９】（比較例１−２）スラリーＣとして、以下
のものを準備した。スラリーＣ 平均粒径１μｍのシリカ粉末：３０ｖｏｌ％ 平均粒径１０μｍの銅系合金粉末：３０ｖｏｌ％ ポリビニルブチラール：１０ｖｏｌ％ エチルアルコール：残部 上記スラリーＣを鉄系合金をプレス成形した気孔率１０
％以下の成形体表面に１．５ｍｍの厚さに塗布後、７０
℃で４０時間乾燥した。その後、３００℃で２時間脱脂
を行った後、１１００℃で１時間真空中で焼結した。

【００４０】このようにして得られた複合コーティング
層について、実施例１−２と同様に耐摩耗性を評価した
ところ、初期にシリカ粉末の脱落等がみられ、摩擦係数
の低下が見られた。 （実施例２−１）本実施例は、上記第２の実施形態で示
した方法に準ずる方法により、粉末コーティングを行う
ものである。

【００４１】まず、第１スラリーＡ及び第２スラリー
Ｂ’として以下のものを準備した。第１スラリーＡ １００μｍ以下のりん片状黒鉛粉末：６０ｖｏｌ％ 水溶性熱硬化性フェノール樹脂：５ｖｏｌ％ 水：残部第２スラリーＢ’ 平均粒径２〜３μｍのアルミナ粉末：４０ｖｏｌ％ 平均粒径２〜３μｍのシリカ粉末：２０ｖｏｌ％ アルコール溶解性熱硬化性フェノール樹脂：１０ｖｏｌ
％ エチルアルコール：残部 上記第１スラリーＡをステンレス鋼板に０．５ｍｍの厚
さに塗布後、１００℃で１２時間乾燥し、残留水分を１
０ｖｏｌ％以下にした。

【００４２】そして、半乾燥後の第１スラリーＡ層の上
に上記第２スラリーＢ’を１ｍｍの厚さで塗布後、第２
スラリーＢ’塗布面にドライヤーで温風をあてながらコ
ーティング層表面から乾燥させた。その後、３００℃で
３時間加熱して熱硬化性フェノール樹脂を硬化させた。
これにより、セラミックス粉末の粒子間にりん状黒鉛粉
末が母材からコーティング層表面方向に連続して分布し
た組織の複合コーティング層が得られた。

【００４３】このようにして得られた複合コーティング
層について、大気中、７００℃から水中投下試験するこ
とにより耐熱衝撃性を評価した結果、コーティング層の
剥離がなく、耐熱衝撃性が向上した。 （実施例２−２）本実施例も、上記第２の実施形態で示
した方法に準ずる方法により、粉末コーティングを行う
ものである。

【００４４】まず、第１スラリーＡ及び第２スラリー
Ｂ’として以下のものを準備した。第１スラリーＡ 平均粒径１μｍの銅系合金粉末（組成：Ｃｕ−Ｎｉ系，
比重：９）：６０ｖｏｌ％ ポリビニルアルコール：５ｖｏｌ％ 水：残部第２スラリーＢ’ 平均粒径１０μｍの銅系合金粉末（組成：Ｃｕ−Ｎｉ
系，比重：９）：６０ｖｏｌ％ ポリビニルブチラール：１０ｖｏｌ％ エチルアルコール：残部 上記第１スラリーＡを鉄系合金をプレス成形した気孔率
１０％以下の成形体表面に０．５ｍｍの厚さに塗布後、
７０℃で１２時間乾燥し、残留アルコールを１０ｖｏｌ
％以下にした。

【００４５】そして、半乾燥後の第１スラリーＡ層の上
に上記第２スラリーＢ’を１ｍｍの厚さで塗布後、スラ
リーＢ’塗布面にドライヤーで温風をあてながらコーテ
ィング層表面から乾燥させた。その後、３００℃で２時
間脱脂を行った後、１１００℃で１時間真空中で焼結し
た。これにより、母材近傍が平均粒径が細かく、易焼結
性である第１スラリーＡ中の粉末により緻密質となり、
かつ、銅系合金粒子間に易焼結性粉末合金が焼結して、
母材からコーティング層表面方向に連続して連なった組
織の複合コーティング層が得られた。

【００４６】このようにして得られた複合コーティング
層について、抗折試験機により、母材−コーティング層
界面にせん断応力を負荷することにより母材との密着強
度及び耐衝撃性を評価した結果、本実施例を使用しない
ものの約２倍の強度となり母材との密着強度及び耐衝撃
性が向上した。これは、このコーティング層において、
粗粒の銅系合金粉末間に易焼結性銅系合金が母材からコ
ーティング層表面方向に連続して連なった組織を呈して
いるためと考えられる。

【００４７】（実施例２−３）本実施例も、上記第２の
実施形態で示した方法に準ずる方法により、粉末コーテ
ィングを行うものである。まず、第１スラリーＡ及び第
２スラリーＢ’として以下のものを準備した。第１スラリーＡ 平均粒径１μｍの硼珪酸ガラス粉末（フリット）（比
重：１、融点：９００℃）：６０ｖｏｌ％ ポリビニルアルコール：５ｖｏｌ％ 水：残部第２スラリーＢ’ 平均粒径２〜３μｍのアルミナ粉末：４０ｖｏｌ％ 平均粒径２〜３μｍのシリカ粉末：２０ｖｏｌ％ ポリビニルブチラール：１０ｖｏｌ％ エチルアルコール：残部 上記第１スラリーＡをステンレス鋼板表面に０．５ｍｍ
の厚さに塗布後、７０℃で１２時間乾燥し、残留アルコ
ールを１０ｖｏｌ％以下にした。

【００４８】そして、半乾燥後の第１スラリーＡ層の上
に上記第２スラリーＢ’を１ｍｍの厚さで塗布後、７０
℃で２４時間乾燥した。その後、３００℃で２時間脱脂
を行った後、１０００℃で３０分間熱処理を行い、フリ
ットを溶融させた。これにより、母材近傍がフリットに
より緻密質となり、かつ、セラミックス粒子間に溶融し
たフリットが母材からコーティング層表面方向に連続し
て針状に分布した組織の複合コーティング層が得られ
た。

【００４９】このようにして得られた複合コーティング
層について、大気雰囲気炉で５００℃１０時間保持する
ことにより耐酸化性を評価した結果、コーティング層の
はがれがなく、母材の酸化防止効果が見られた。これ
は、この複合コーティング層においては、母材近傍がフ
リットにより緻密質となっているためと考えられる。ま
た、上記複合コーティング層について、コーティング層
の引っかき試験をすることにより母材との密着強度及び
耐衝撃性を評価した結果、コーティング層の密着強度及
び耐衝撃性が向上した。これは、このコーティング層に
おいて、セラミックス粒子間に溶融したフリットが母材
からコーティング層表面方向に連続して針状に分布した
組織を呈しているためと考えられる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載のコ
ーティング方法では、第１スラリーの粉末と第２スラリ
ーの粉末とがほぼ均一に分散した組織の複合コーティン
グ層を得ることができるので、耐食性、耐摩耗性、高
（低）摩擦係数、高強度等の特性を効果的に向上させる
ことのできる複合コーティング層を提供することが可能
である。

【００５１】また、請求項２記載のコーティング方法で
は、第２スラリーの粉末間に第１スラリーの粉末が母材
から最表面方向に連続して分布した複合コーティング層
を得ることができるので、母材との密着性が向上して脱
落が防止され、また耐熱衝撃性、高強度等の特性を効果
的に向上させることのできる複合コーティング層を提供
することが可能である。

【００５２】したがって、本発明方法は、溶解用坩堝、
摺動物品材、摩擦材等の表面処理に効果的に適用するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るコーティング方法を模式
的に説明する工程図であり、（ａ）は第１スラリーＡを
塗布した状態、（ｂ）は第１スラリーＡを半乾燥した状
態、（ｃ）は第２スラリーＢを塗布した状態、（ｄ）は
第１スラリーＡ中の粉末が第２スラリー中に分散した状
態、（ｅ）第１スラリーＡ及び第２スラリーＢを乾燥し
て複合コーティング層を形成した状態をそれぞれ示す。

【図２】第２の実施形態に係るコーティング方法を模式
的に説明する工程図であり、（ａ）は第１スラリーＡを
塗布した状態、（ｂ）は第１スラリーＡを半乾燥した状
態、（ｃ）は第２スラリーＢ’を塗布した状態、（ｄ）
は第１スラリーＡ中の粉末が第２スラリー中に生成した
連通孔内を分散した状態、（ｅ）第１スラリーＡ及び第
２スラリーＢ’を乾燥して複合コーティング層を形成し
た状態をそれぞれ示す。

【符号の説明】

図中、１，７は母材、２，８は第１スラリーＡの粉末、
３は第２スラリーＢの粉末、９は第２スラリーＢ’の粉
末、４，１０は第１溶媒、５，１１は第２溶媒、６，１
２は複合コーティング層である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉末を溶媒でスラリー化し、該スラリーを
   母材表面に塗布することにより、複数種の粉末が分散し
   た複合コーティング層を該母材表面に形成する粉末コー
   ティング方法であって、 上記複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に浮遊して上
   方に分離する粉末を第１溶媒でスラリー化し、該スラリ
   ーを上記母材表面に塗布して第１スラリー層を形成する
   工程と、 上記第１スラリー層を途中まで乾燥する半乾燥工程と、 上記複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に沈降して下
   方に分離する粉末を上記第１溶媒と相溶性のある第２溶
   媒でスラリー化し、該スラリーを上記第１スラリー層表
   面に塗布して第２スラリー層を形成する工程と、 上記第１スラリー層及び上記第２スラリー層を完全に乾
   燥する乾燥工程とを順に実施することを特徴とする粉末
   コーティング方法。
2. 【請求項２】粉末を溶媒でスラリー化し、該スラリーを
   母材表面に塗布することにより、複数種の粉末が分散し
   た複合コーティング層を該母材表面に形成する粉末コー
   ティング方法であって、 上記複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に浮遊して上
   方に分離する粉末を第１溶媒でスラリー化し、該スラリ
   ーを上記母材表面に塗布して第１スラリー層を形成する
   工程と、 上記第１スラリー層を途中まで乾燥する半乾燥工程と、 上記複数種の粉末を溶媒中に放置した場合に沈降して下
   方に分離する粉末を上記第１溶媒より乾燥速度の速い第
   ２溶媒でスラリー化し、該スラリーを上記第１スラリー
   層表面に塗布して第２スラリー層を形成する工程と、 上記第１スラリー層及び上記第２スラリー層を完全に乾
   燥する乾燥工程とを順に実施することを特徴とする粉末
   コーティング方法。