JPH10204601A - 炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方法 - Google Patents
炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆し
て少なくとも一以上の層を基材表面に与える。 【解決手段】 高融点金属の層を備える、炭素材料また
は炭素含有非金属材料からなる基材を提供するために、
アンダーコート層は最初に不活性雰囲気中でプラズマス
プレー法で基材に被覆される。アンダーコート層は、主
にレニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、クロ
ム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、白
金、ロジウムまたはイリジウムを含む。カバー層は、同
様にアンダーコート層上にプラズマスプレー法で被覆で
きる。熱−機械的応力を減少し、基材表面上のアンダー
コート層の接着を改良するために、基材はアンダーコー
ト層を被覆する前に加熱される。かかる方法によって、
炭素含有基材にはアンダーコート層を、必要によりカバ
ー層を、すばやく低コストで確実に与えられる。
て少なくとも一以上の層を基材表面に与える。 【解決手段】 高融点金属の層を備える、炭素材料また
は炭素含有非金属材料からなる基材を提供するために、
アンダーコート層は最初に不活性雰囲気中でプラズマス
プレー法で基材に被覆される。アンダーコート層は、主
にレニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、クロ
ム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、白
金、ロジウムまたはイリジウムを含む。カバー層は、同
様にアンダーコート層上にプラズマスプレー法で被覆で
きる。熱−機械的応力を減少し、基材表面上のアンダー
コート層の接着を改良するために、基材はアンダーコー
ト層を被覆する前に加熱される。かかる方法によって、
炭素含有基材にはアンダーコート層を、必要によりカバ
ー層を、すばやく低コストで確実に与えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも一つの
層をかかる基材表面に与えるために炭素基材または炭素
含有非金属基材を被覆する方法に関する。さらに、本発
明は、本発明の方法で被覆された少なくとも一つのアン
ダーコート層を具備する炭素基材または炭素含有非金属
基材に関する。
層をかかる基材表面に与えるために炭素基材または炭素
含有非金属基材を被覆する方法に関する。さらに、本発
明は、本発明の方法で被覆された少なくとも一つのアン
ダーコート層を具備する炭素基材または炭素含有非金属
基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば高融点金属からなる層を備える炭
素基材または炭素含有非金属基材を提供し、基材上の層
に確実な接着を与えるために、最初にアンダーコート層
としてのプライマー層を基材に被覆することが一般的で
ある。極めて高温にされるアンダーコート層の基礎材料
として、例えばレニウムは非常に有効であることが証明
されている。しかしながら、アンダーコート層を上記基
材の一つに被覆する場合の一つの問題点は、被覆される
層と炭素基材または炭素含有非金属基材との間の接着
が、概して、基材とアンダーコート層との間の粒子境界
面において不十分なことが見られることである。
素基材または炭素含有非金属基材を提供し、基材上の層
に確実な接着を与えるために、最初にアンダーコート層
としてのプライマー層を基材に被覆することが一般的で
ある。極めて高温にされるアンダーコート層の基礎材料
として、例えばレニウムは非常に有効であることが証明
されている。しかしながら、アンダーコート層を上記基
材の一つに被覆する場合の一つの問題点は、被覆される
層と炭素基材または炭素含有非金属基材との間の接着
が、概して、基材とアンダーコート層との間の粒子境界
面において不十分なことが見られることである。
【０００３】かかる被覆方法で生ずる別の問題は、好適
な層の材料のなかには極めて高融点、例えばレニウムは
３４００Ｋを越える融点を有することである。溶融状態
の材料の被覆では、１５００Ｋを越える融点を有する材
料ではかなりの困難性を引き起こすと理解される。
な層の材料のなかには極めて高融点、例えばレニウムは
３４００Ｋを越える融点を有することである。溶融状態
の材料の被覆では、１５００Ｋを越える融点を有する材
料ではかなりの困難性を引き起こすと理解される。
【０００４】例えば、レニウムからなるアンダーコート
層を炭素基材または炭素含有非金属基材に確実に被覆す
るために、今日まで、二つの方法、すなわち電気メッキ
法および気相ストリッピング法が確立されている。
層を炭素基材または炭素含有非金属基材に確実に被覆す
るために、今日まで、二つの方法、すなわち電気メッキ
法および気相ストリッピング法が確立されている。
【０００５】電気メッキ法および気相ストリッピング法
の双方は多くの時間を必要とし、相対的に薄層だけが得
られるという一般に基本的な不利益がある。そのうえ、
環境保護のため、できるならば何時でもこれらの方法を
避けることが好ましい。二つの方法と関連するその他の
問題は、基材を部分的に被覆することから非常に無駄使
いをすることである。さらに、電気メッキ法および気相
ストリッピング法のいずれも、極めて小粒子径を備える
層の被覆には適さない。最後に、二つの方法の再生産性
は完全とはいい難く、その結果、一般に実質的な量を被
覆する基材の使用には適さない。
の双方は多くの時間を必要とし、相対的に薄層だけが得
られるという一般に基本的な不利益がある。そのうえ、
環境保護のため、できるならば何時でもこれらの方法を
避けることが好ましい。二つの方法と関連するその他の
問題は、基材を部分的に被覆することから非常に無駄使
いをすることである。さらに、電気メッキ法および気相
ストリッピング法のいずれも、極めて小粒子径を備える
層の被覆には適さない。最後に、二つの方法の再生産性
は完全とはいい難く、その結果、一般に実質的な量を被
覆する基材の使用には適さない。
【０００６】ドイツ特許出願ＤＥ３３ ３８ ７４０
Ａ１は、高融点の金属層をグラファイトからなる（半）
製品に選択的に沈着する方法を開示する。この方法にお
いて、かかる公報で中間層と称されるアンダーコート層
はプライマーとして役立ち、電解法によって（半）製品
の選らばれた表面領域に選択的に沈着する。（半）製品
の被覆すべき中間層がないこれらの領域を被覆するため
に、（半）製品に固定すべきマスクが提供される。その
結果、カバー層は公知の方法、例えば化学ストリッピン
グ法で被覆される。その後、高融点金属からなるカバー
層は中間層が被覆されていない領域に移される。かかる
方法は極めて浪費性であり、コストがかかると解され
る。さらに、各被覆法に新しいマスクが提供されるべき
である。
Ａ１は、高融点の金属層をグラファイトからなる（半）
製品に選択的に沈着する方法を開示する。この方法にお
いて、かかる公報で中間層と称されるアンダーコート層
はプライマーとして役立ち、電解法によって（半）製品
の選らばれた表面領域に選択的に沈着する。（半）製品
の被覆すべき中間層がないこれらの領域を被覆するため
に、（半）製品に固定すべきマスクが提供される。その
結果、カバー層は公知の方法、例えば化学ストリッピン
グ法で被覆される。その後、高融点金属からなるカバー
層は中間層が被覆されていない領域に移される。かかる
方法は極めて浪費性であり、コストがかかると解され
る。さらに、各被覆法に新しいマスクが提供されるべき
である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来公知の方法の上記
不利益を避けるために、本発明の目的は、すばやく実施
でき、環境に対して毒性がなく、さらに高コストを被る
ことなく、基材上に被覆された層の接着を確かなものと
する、炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方
法を提供することにある。
不利益を避けるために、本発明の目的は、すばやく実施
でき、環境に対して毒性がなく、さらに高コストを被る
ことなく、基材上に被覆された層の接着を確かなものと
する、炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの目的やその他の
目的を満たすために、本発明は、炭素基材または炭素含
有非金属基材の表面に少なくとも一つの層を与える被覆
方法を提供する。本発明によれば、最初の段階において
基材はその表面を５００℃〜２５００℃に加熱する。そ
の後、第２段階において少なくとも一つのアンダーコー
ト層は不活性雰囲気においてプラズマスプレー法で基材
に被覆されるが、その際に、かかるアンダーコート層
は、少なくとも部分的に、レニウム、モリブデン、ジル
コニウム、チタン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニ
ウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジウムを
含んでいる。
目的を満たすために、本発明は、炭素基材または炭素含
有非金属基材の表面に少なくとも一つの層を与える被覆
方法を提供する。本発明によれば、最初の段階において
基材はその表面を５００℃〜２５００℃に加熱する。そ
の後、第２段階において少なくとも一つのアンダーコー
ト層は不活性雰囲気においてプラズマスプレー法で基材
に被覆されるが、その際に、かかるアンダーコート層
は、少なくとも部分的に、レニウム、モリブデン、ジル
コニウム、チタン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニ
ウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジウムを
含んでいる。
【０００９】驚くべきことに、上記材料を含み、プラズ
マスプレー法で上記種類の基材に被覆されたアンダーコ
ート層が特に十分に接着することを見出した。それは、
基材表面を攻撃する（ｈｉｔ）アンダーコート層の溶融
粒子が高速で炭素含有基材表面に侵入し、表面にある多
くの小さな凹所に押し入るといえる。
マスプレー法で上記種類の基材に被覆されたアンダーコ
ート層が特に十分に接着することを見出した。それは、
基材表面を攻撃する（ｈｉｔ）アンダーコート層の溶融
粒子が高速で炭素含有基材表面に侵入し、表面にある多
くの小さな凹所に押し入るといえる。
【００１０】本発明の方法の有利な点は、基材は今まで
に可能なものよりも最も短い時間で被覆できることであ
る、というのは、プラズマスプレー法によるアンダーコ
ート層の被覆は、電気メッキ法または気相スプリッテン
グ法よりも短時間で可能だからである。亜鉛メッキに基
づく方法と比較して有利な点は、少なくともアンダーコ
ート層に関する限り、実質的に純粋な層が被覆できるこ
とにある。亜鉛メッキに基づく被覆方法では、水や亜鉛
メッキ槽の汚染は基材の表面領域に加えられる、という
のは、炭素基材や非金属の炭素含有基材は多孔質だから
である；その結果、アンダーコート層の性質が損なわれ
る。この点において、本発明の方法は実質的な改良を提
供する。
に可能なものよりも最も短い時間で被覆できることであ
る、というのは、プラズマスプレー法によるアンダーコ
ート層の被覆は、電気メッキ法または気相スプリッテン
グ法よりも短時間で可能だからである。亜鉛メッキに基
づく方法と比較して有利な点は、少なくともアンダーコ
ート層に関する限り、実質的に純粋な層が被覆できるこ
とにある。亜鉛メッキに基づく被覆方法では、水や亜鉛
メッキ槽の汚染は基材の表面領域に加えられる、という
のは、炭素基材や非金属の炭素含有基材は多孔質だから
である；その結果、アンダーコート層の性質が損なわれ
る。この点において、本発明の方法は実質的な改良を提
供する。
【００１１】そのうえ、亜鉛メッキに基づく方法に対し
て、被覆されたアンダーコート層は被覆段階の後に熱的
に処理されるべきではなく、被覆すべき層の化学組成は
さらに容易に制御できる。最後に、本発明の方法では、
アルゴン、水素またはヘリウムなどの不活性ガスだけが
作業媒体として用いられ、かつ、亜鉛メッキに基づく方
法に比べて危険性のある使用済み物質が生じないため、
環境に対する毒性が非常に少いのである。
て、被覆されたアンダーコート層は被覆段階の後に熱的
に処理されるべきではなく、被覆すべき層の化学組成は
さらに容易に制御できる。最後に、本発明の方法では、
アルゴン、水素またはヘリウムなどの不活性ガスだけが
作業媒体として用いられ、かつ、亜鉛メッキに基づく方
法に比べて危険性のある使用済み物質が生じないため、
環境に対する毒性が非常に少いのである。
【００１２】本発明の方法のその他の有利な点は、基材
のある領域だけが選択的に被覆できることにある；かか
る加工は多くの場合に望ましく、高価格の材料を実質的
にセーブするために提供される。本発明の方法の手段に
よって、基材の複雑で曲がった表面領域は確実に被覆で
きる。
のある領域だけが選択的に被覆できることにある；かか
る加工は多くの場合に望ましく、高価格の材料を実質的
にセーブするために提供される。本発明の方法の手段に
よって、基材の複雑で曲がった表面領域は確実に被覆で
きる。
【００１３】本発明の方法は、好適な実施態様で提供さ
れるように、高融点金属からなるカバー層（被覆層）が
アンダーコート層に被覆される場合に特に有利である。
かかる場合において、両層はプラズマスプレー法によっ
て一つの直後にその他が被覆される。その結果、材料の
固有応力は、基材がアンダーコート層の被覆とカバー層
の被覆との間に冷却されないから実質的に減少する。さ
らに、かかる加工はさらに価格と時間とをセーブする。
れるように、高融点金属からなるカバー層（被覆層）が
アンダーコート層に被覆される場合に特に有利である。
かかる場合において、両層はプラズマスプレー法によっ
て一つの直後にその他が被覆される。その結果、材料の
固有応力は、基材がアンダーコート層の被覆とカバー層
の被覆との間に冷却されないから実質的に減少する。さ
らに、かかる加工はさらに価格と時間とをセーブする。
【００１４】本発明によれば、基材を予備加熱する段階
が、アンダーコート層を被覆する前に提供される。かか
る予備加熱によって、基材とアンダーコート層との間の
接着は、再度実質的に改良される。それに対する可能な
説明は、基材をある最低温度に加熱することはレニウム
粒子を炭素格子に押し込むのに好ましいということであ
った。そのうえ、かかる予備加熱段階を実施することに
より、基材それとともにアンダーコート層やカバー層に
存在する熱−機械的応力は、特に被覆（半）製品が使用
中に極めて高温にさらされ、材料が実質的に異なる膨脹
係数を有する場合にかなり減少できることが見出され
た。
が、アンダーコート層を被覆する前に提供される。かか
る予備加熱によって、基材とアンダーコート層との間の
接着は、再度実質的に改良される。それに対する可能な
説明は、基材をある最低温度に加熱することはレニウム
粒子を炭素格子に押し込むのに好ましいということであ
った。そのうえ、かかる予備加熱段階を実施することに
より、基材それとともにアンダーコート層やカバー層に
存在する熱−機械的応力は、特に被覆（半）製品が使用
中に極めて高温にさらされ、材料が実質的に異なる膨脹
係数を有する場合にかなり減少できることが見出され
た。
【００１５】また、本発明は、不活性雰囲気でプラズマ
スプレー法によって基材に被覆される少なくとも一つの
アンダーコート層を備えた炭素基材または炭素含有非金
属基材に関する。アンダーコート層は、少なくとも部分
的に、レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウムまたはイリジウムを含む。さらに、基材
は、タングステン、タングステン合金またはタングステ
ン化合物をプラズマスプレー法で基材に被覆したカバー
層を含むことができる。
スプレー法によって基材に被覆される少なくとも一つの
アンダーコート層を備えた炭素基材または炭素含有非金
属基材に関する。アンダーコート層は、少なくとも部分
的に、レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウムまたはイリジウムを含む。さらに、基材
は、タングステン、タングステン合金またはタングステ
ン化合物をプラズマスプレー法で基材に被覆したカバー
層を含むことができる。
【００１６】本発明は、次のように特定できる。
【００１７】［１］ 炭素基材または炭素含有非金属基
材の表面を５００℃〜２５００℃に加熱する段階と、お
よび不活性雰囲気中でプラズマスプレー法によって少な
くとも一つのアンダーコート層を前記基材に被覆する段
階と、ここで、前記アンダーコート層は、少なくとも部
分的に、レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタ
ン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウ
ム、白金、ロジウムまたはイリジウムを含む、を含むこ
とを特徴とする炭素基材または炭素含有非金属基材の表
面に少なくとも一層を与えるためにかかる基材を被覆す
る方法。
材の表面を５００℃〜２５００℃に加熱する段階と、お
よび不活性雰囲気中でプラズマスプレー法によって少な
くとも一つのアンダーコート層を前記基材に被覆する段
階と、ここで、前記アンダーコート層は、少なくとも部
分的に、レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタ
ン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウ
ム、白金、ロジウムまたはイリジウムを含む、を含むこ
とを特徴とする炭素基材または炭素含有非金属基材の表
面に少なくとも一層を与えるためにかかる基材を被覆す
る方法。
【００１８】［２］ 前記基材は、少なくとも一つのア
ンダーコート層の被覆に使用されるプラズマスプレー手
段で加熱される前記１に記載の方法。
ンダーコート層の被覆に使用されるプラズマスプレー手
段で加熱される前記１に記載の方法。
【００１９】［３］ 前記基材表面は、前記少なくとも
一つのアンダーコート層の被覆前に、機械的、化学的ま
たはレーザー手段によって構造化される前記１または前
記２に記載の方法。
一つのアンダーコート層の被覆前に、機械的、化学的ま
たはレーザー手段によって構造化される前記１または前
記２に記載の方法。
【００２０】［４］ さらに、プラズマスプレー法によ
って前記アンダーコート層にカバー層を被覆する段階を
含む前記１に記載の方法。
って前記アンダーコート層にカバー層を被覆する段階を
含む前記１に記載の方法。
【００２１】［５］ 高融点金属物質が少なくとも部分
的に前記カバー層の被覆に用いられる前記４に記載の方
法。
的に前記カバー層の被覆に用いられる前記４に記載の方
法。
【００２２】［６］ 前記カバー層は環境雰囲気に対し
てシールされた雰囲気で被覆される前記４または前記５
に記載の方法。
てシールされた雰囲気で被覆される前記４または前記５
に記載の方法。
【００２３】［７］ 前記シールされた雰囲気は主に不
活性ガスで構成される前記６に記載の方法。
活性ガスで構成される前記６に記載の方法。
【００２４】［８］ 前記アンダーコート層および／ま
たは前記カバー層は、耐火性金属または耐火性金属合金
を含む材料からなる前記４に記載の方法。
たは前記カバー層は、耐火性金属または耐火性金属合金
を含む材料からなる前記４に記載の方法。
【００２５】［９］ プラズマジェットに随伴する被覆
物粒子の速度は、前記アンダーコート層を被覆する間、
１００ｍ／ｓを越えるように選択される前記１に記載の
方法。
物粒子の速度は、前記アンダーコート層を被覆する間、
１００ｍ／ｓを越えるように選択される前記１に記載の
方法。
【００２６】［１０］ 前記アンダーコート層と前記被
覆物層は環境雰囲気に対してシールされた雰囲気で被覆
され、その際に圧力が１ｍｂａｒ〜４ｂａｒの範囲で維
持される前記４に記載の方法。
覆物層は環境雰囲気に対してシールされた雰囲気で被覆
され、その際に圧力が１ｍｂａｒ〜４ｂａｒの範囲で維
持される前記４に記載の方法。
【００２７】［１１］ 前記アンダーコート層は１μｍ
〜１ｍｍの範囲の厚みで被覆される前記１に記載の方
法。
〜１ｍｍの範囲の厚みで被覆される前記１に記載の方
法。
【００２８】［１２］ 前記カバー層は２０μｍ〜１０
ｍｍの範囲の厚みで被覆される前記４に記載の方法。
ｍｍの範囲の厚みで被覆される前記４に記載の方法。
【００２９】［１３］ 中間層がプラズマスプレー法で
前記アンダーコート層に被覆される前記４に記載の方
法。
前記アンダーコート層に被覆される前記４に記載の方
法。
【００３０】［１４］ 前記中間層は前記アンダーコー
ト層と前記カバー層の双方の構成成分を含む前記１３に
記載の方法。
ト層と前記カバー層の双方の構成成分を含む前記１３に
記載の方法。
【００３１】［１５］ 前記カバー層は、少なくとも部
分的にタングステン、タングステン合金またはタングス
テン化合物を含む前記４に記載の方法。
分的にタングステン、タングステン合金またはタングス
テン化合物を含む前記４に記載の方法。
【００３２】［１６］ 前記カバー層は、少なくとも部
分的にレニウム、タンタル、ニオブ、ジルコニウムまた
はハフニウムを含む前記４に記載の方法。
分的にレニウム、タンタル、ニオブ、ジルコニウムまた
はハフニウムを含む前記４に記載の方法。
【００３３】［１７］ 前記アンダーコート層と前記カ
バー層は同じプラズマスプレー手段で順次被覆される前
記４に記載の方法。
バー層は同じプラズマスプレー手段で順次被覆される前
記４に記載の方法。
【００３４】［１８］ 前記アンダーコート層の被覆か
ら前記カバー層の被覆への連続推移が行われ、その際に
プラズマスプレー手段に供給される前記アンダーコート
層用の被覆材料の単位時間当りの供給量が連続的に減少
し、一方、同時に前記プラズマスプレー手段に供給され
る単位時間当りの前記カバー層用の被覆材料の供給量が
連続的に増加する前記１７に記載の方法。
ら前記カバー層の被覆への連続推移が行われ、その際に
プラズマスプレー手段に供給される前記アンダーコート
層用の被覆材料の単位時間当りの供給量が連続的に減少
し、一方、同時に前記プラズマスプレー手段に供給され
る単位時間当りの前記カバー層用の被覆材料の供給量が
連続的に増加する前記１７に記載の方法。
【００３５】［１９］ 環境雰囲気に対してシールされ
た雰囲気が、前記アンダーコート層と前記カバー層の双
方が被覆される間は維持され、前記シ−ルされた雰囲気
は主に不活性ガスで構成される前記１７または前記１８
に記載の方法。
た雰囲気が、前記アンダーコート層と前記カバー層の双
方が被覆される間は維持され、前記シ−ルされた雰囲気
は主に不活性ガスで構成される前記１７または前記１８
に記載の方法。
【００３６】［２０］ 最初に前記アンダーコート層
が、次に前記カバー層が前記基材に被覆され、その際に
前記カバー層の被覆は環境雰囲気に対してシールされた
雰囲気で行われ、かかる雰囲気は前記アンダーコート層
が被覆される段階で維持される不活性雰囲気と相違する
前記４に記載の方法。
が、次に前記カバー層が前記基材に被覆され、その際に
前記カバー層の被覆は環境雰囲気に対してシールされた
雰囲気で行われ、かかる雰囲気は前記アンダーコート層
が被覆される段階で維持される不活性雰囲気と相違する
前記４に記載の方法。
【００３７】［２１］ 前記アンダーコート層の被覆に
使用される材料は、レニウム、モリブデンおよび／また
はジルコニウムからなる前記１に記載の方法。
使用される材料は、レニウム、モリブデンおよび／また
はジルコニウムからなる前記１に記載の方法。
【００３８】［２２］ 前記アンダーコート層の被覆に
使用される材料は次の群から選ばれる前記１に記載の方
法： 金属：レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウム、イリジウム； 合金： −鉛−錫−チタン−アンチモン −クロム−燐−シリコン−鉄−炭素−残部：ニッケル −クロム−シリコン−炭素−残部：ニッケル −銅−クロム −銅−金−ニッケル −銅−ニオブ −銅−パラジウム −銅−シリコン−チタン −銅−チタン −銅−亜鉛−マンガン−チタン−ニッケル−錫−アルミ
ニウム −銅−亜鉛−チタン−アンチモン−シリコン −銅−亜鉛−チタン−錫−シリコン −銅−錫−チタン −ニッケル−クロム −ニッケル−モリブデン−金 −ニッケル−シリコン−硼素 −ニッケル−チタン −パラジウム−ニッケル−クロム −燐−炭素−残部：ニッケル −銀−銅−パラジウム −銀−銅−パラジウム−はんだ合金 −銀−銅−チタン −チタン、ジルコニウム、クロム、ニオブ、タンタル、
ハフニウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジ
ウムを主要成分とする合金。
使用される材料は次の群から選ばれる前記１に記載の方
法： 金属：レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウム、イリジウム； 合金： −鉛−錫−チタン−アンチモン −クロム−燐−シリコン−鉄−炭素−残部：ニッケル −クロム−シリコン−炭素−残部：ニッケル −銅−クロム −銅−金−ニッケル −銅−ニオブ −銅−パラジウム −銅−シリコン−チタン −銅−チタン −銅−亜鉛−マンガン−チタン−ニッケル−錫−アルミ
ニウム −銅−亜鉛−チタン−アンチモン−シリコン −銅−亜鉛−チタン−錫−シリコン −銅−錫−チタン −ニッケル−クロム −ニッケル−モリブデン−金 −ニッケル−シリコン−硼素 −ニッケル−チタン −パラジウム−ニッケル−クロム −燐−炭素−残部：ニッケル −銀−銅−パラジウム −銀−銅−パラジウム−はんだ合金 −銀−銅−チタン −チタン、ジルコニウム、クロム、ニオブ、タンタル、
ハフニウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジ
ウムを主要成分とする合金。
【００３９】［２３］ 前記アンダーコート層の被覆に
使用される材料は、延性マトリックス中の活性金属、特
に銀、銅、金および／またはニッケル中のチタンで構成
される前記１に記載の方法。
使用される材料は、延性マトリックス中の活性金属、特
に銀、銅、金および／またはニッケル中のチタンで構成
される前記１に記載の方法。
【００４０】［２４］ 主に炭素繊維化合物からなる基
材が用いられる前記１に記載の方法。
材が用いられる前記１に記載の方法。
【００４１】［２５］ 主にグラファイトからなる基材
が用いられる前記１に記載の方法。
が用いられる前記１に記載の方法。
【００４２】［２６］ 不活性雰囲気中においてプラズ
マスプレー法で被覆された少なくとも一つのアンダーコ
ート層を備え、前記少なくとも一つのアンダーコート層
は、少なくとも部分的に、レニウム、モリブデン、ジル
コニウム、チタン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニ
ウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジウムを
含むことを特徴とする炭素基材または炭素含有非金属基
材。
マスプレー法で被覆された少なくとも一つのアンダーコ
ート層を備え、前記少なくとも一つのアンダーコート層
は、少なくとも部分的に、レニウム、モリブデン、ジル
コニウム、チタン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニ
ウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジウムを
含むことを特徴とする炭素基材または炭素含有非金属基
材。
【００４３】［２７］ さらに、タングステン、タング
ステン合金またはタングステン化合物からなり、プラズ
マスプレー法で前記基材に被覆されたカバー層を含む前
記２６に記載の基材。
ステン合金またはタングステン化合物からなり、プラズ
マスプレー法で前記基材に被覆されたカバー層を含む前
記２６に記載の基材。
【００４４】［２８］ さらに、前記アンダーコート層
の構成成分を含み、プラズマスプレー法で被覆された中
間層とタングステン、タングステン合金またはタングス
テン化合物からなり、プラズマスプレー法で前記基材に
被覆されたカバー層とを含む前記２６に記載の基材。
の構成成分を含み、プラズマスプレー法で被覆された中
間層とタングステン、タングステン合金またはタングス
テン化合物からなり、プラズマスプレー法で前記基材に
被覆されたカバー層とを含む前記２６に記載の基材。
【００４５】［２９］ さらに、少なくとも部分的にタ
ンタル、ニオブ、ジルコニウムまたはハフニウムからな
り、プラズマスプレー法で被覆されたカバー層を含む前
記２６に記載の基材。
ンタル、ニオブ、ジルコニウムまたはハフニウムからな
り、プラズマスプレー法で被覆されたカバー層を含む前
記２６に記載の基材。
【００４６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施態様を添付の
図面に基づいて詳細に説明する。
図面に基づいて詳細に説明する。
【００４７】プラズマスプレー装置、プラズマスプレー
法による基材を被覆する方法の双方は、それ自体が公知
であることに鑑み、次に、本発明に必須な装置の部材、
要素そして方法の段階を詳細に説明する。
法による基材を被覆する方法の双方は、それ自体が公知
であることに鑑み、次に、本発明に必須な装置の部材、
要素そして方法の段階を詳細に説明する。
【００４８】図１は、一以上の層を基材に被覆するプラ
ズマ被覆アセンブリの一般的なレイアウトの概要図を示
す。プラズマ被覆アセンブリは、点線の四角により示唆
される方法で図面に示されるように、容器またはキャビ
ネット１を本質的に含む。この容器またはキャビネット
の内部において、環境雰囲気から分離した雰囲気が構成
できる。この容器またはキャビネット１の内部に、操作
ロボット２、プラズマスプレー装置３、被覆すべき、例
えば炭素材料からなる基材１２が位置する。例えば制御
コンソール、パワー供給ニット、圧力調整ユニットなど
のプラズマスプレー装置３の操作に要する構造基盤は、
図１においてブロック９として一般に示される。
ズマ被覆アセンブリの一般的なレイアウトの概要図を示
す。プラズマ被覆アセンブリは、点線の四角により示唆
される方法で図面に示されるように、容器またはキャビ
ネット１を本質的に含む。この容器またはキャビネット
の内部において、環境雰囲気から分離した雰囲気が構成
できる。この容器またはキャビネット１の内部に、操作
ロボット２、プラズマスプレー装置３、被覆すべき、例
えば炭素材料からなる基材１２が位置する。例えば制御
コンソール、パワー供給ニット、圧力調整ユニットなど
のプラズマスプレー装置３の操作に要する構造基盤は、
図１においてブロック９として一般に示される。
【００４９】プラズマスプレー装置３の上に二つの貯蔵
容器４、５が示されており、そのそれぞれに被覆材料、
例えば被覆粉末が受け入れられる。例えば、一つの容器
４には基材１２に被覆されるアンダーコート層用の粉末
Ｐ１が充填され、他方、その他の容器５には基材１２に
被覆されるカバー層用粉末Ｐ２が充填される。粉末Ｐ１
は例えばレニウムからなり、粉末Ｐ２は例えばタングス
テンからなってもよい。
容器４、５が示されており、そのそれぞれに被覆材料、
例えば被覆粉末が受け入れられる。例えば、一つの容器
４には基材１２に被覆されるアンダーコート層用の粉末
Ｐ１が充填され、他方、その他の容器５には基材１２に
被覆されるカバー層用粉末Ｐ２が充填される。粉末Ｐ１
は例えばレニウムからなり、粉末Ｐ２は例えばタングス
テンからなってもよい。
【００５０】そのうえ、アセンブリは装置１４を含み、
それによって容器またはキャビネット１の内部は不活性
ガス、例えばアルゴンで満たされる。しかしながら、装
置１４は、必要な場合にまたは望まれれば、容器または
キャビネット１を排気するためにも役立つ。
それによって容器またはキャビネット１の内部は不活性
ガス、例えばアルゴンで満たされる。しかしながら、装
置１４は、必要な場合にまたは望まれれば、容器または
キャビネット１を排気するためにも役立つ。
【００５１】ロボット２によって、基材１２は、図１の
矢印で示されるように、被覆操作中は所定の方向または
平面に移動できる。また、移動可能なプラズマスプレー
装置３は基材１２の移動用ロボット２の代わりに与えら
れると理解される。
矢印で示されるように、被覆操作中は所定の方向または
平面に移動できる。また、移動可能なプラズマスプレー
装置３は基材１２の移動用ロボット２の代わりに与えら
れると理解される。
【００５２】基材１２の被覆操作は次のように実施して
よく、それによって、下記に記載の操作例は非常に単純
化されており、いかなる方法でも特性を限定すべきでな
いことは強調されるべきである。
よく、それによって、下記に記載の操作例は非常に単純
化されており、いかなる方法でも特性を限定すべきでな
いことは強調されるべきである。
【００５３】最初に、特定された雰囲気は、キャビネッ
ト１の内部を約１０-2ｍｂａｒに減圧し、その後、キャ
ビネット１の内部を不活性ガス、例えばアルゴンで圧力
が約１００ｍｂａｒになるまで充填する段階によって作
られる。その後、基材１２はプラズマスプレー装置３に
よって５００℃〜２５００℃の温度に加熱する。粉末
は、基材１２を加熱する段階中はプラズマスプレー装置
３に供給されるべきではないと理解される。
ト１の内部を約１０-2ｍｂａｒに減圧し、その後、キャ
ビネット１の内部を不活性ガス、例えばアルゴンで圧力
が約１００ｍｂａｒになるまで充填する段階によって作
られる。その後、基材１２はプラズマスプレー装置３に
よって５００℃〜２５００℃の温度に加熱する。粉末
は、基材１２を加熱する段階中はプラズマスプレー装置
３に供給されるべきではないと理解される。
【００５４】基材１２が所定温度に達するやいなや、粉
末Ｐ１は容器４からプラズマスプレー装置３に供給され
る。この粉末は、スプレー装置３のノズル６から出てそ
れが溶融状態で基材１２を攻撃する程度に、プラズマト
ーチ７で加熱される。所定の厚みのアンダーコート層を
形成するために、種々の個々の層またはプライの溶融粉
末Ｐ１が、お互いに、基材１２に被覆されることが好ま
しい。
末Ｐ１は容器４からプラズマスプレー装置３に供給され
る。この粉末は、スプレー装置３のノズル６から出てそ
れが溶融状態で基材１２を攻撃する程度に、プラズマト
ーチ７で加熱される。所定の厚みのアンダーコート層を
形成するために、種々の個々の層またはプライの溶融粉
末Ｐ１が、お互いに、基材１２に被覆されることが好ま
しい。
【００５５】基材１２に被覆されたアンダーコート層
は、その後被覆されるカバー層用のプライマー層として
役立ち、そのため粉末Ｐ２は本発明の実施例において使
用される。このため、粉末Ｐ２は容器５からプラズマス
プレー装置３に供給される。同様に、粉末Ｐ２は、スプ
レー装置３のノズル６から出てそれが溶融状態で、それ
ぞれ、基材１２とアンダーコート層に当る程度に、プラ
ズマトーチ７で加熱される。
は、その後被覆されるカバー層用のプライマー層として
役立ち、そのため粉末Ｐ２は本発明の実施例において使
用される。このため、粉末Ｐ２は容器５からプラズマス
プレー装置３に供給される。同様に、粉末Ｐ２は、スプ
レー装置３のノズル６から出てそれが溶融状態で、それ
ぞれ、基材１２とアンダーコート層に当る程度に、プラ
ズマトーチ７で加熱される。
【００５６】アンダーコート層および／またはカバー層
に用いられる材料として、融点が１０５０Ｋを越え、少
なくとも一部に耐火性金属または耐火性合金を含むもの
が好ましい。このような関係で「耐火性」に関する限
り、ＤＩＮ ５１０６０（ＤＩＮ ｎｏｒｍ Ｎｏ．５
１０６０）であって、およそ物質として耐火性材料を定
義し、少なくとも１７７３Ｋの点を含むゼーゲルコーン
を有し、さらに１０７３Ｋを越えて耐久温度で工業的に
使用できるものが引用される。
に用いられる材料として、融点が１０５０Ｋを越え、少
なくとも一部に耐火性金属または耐火性合金を含むもの
が好ましい。このような関係で「耐火性」に関する限
り、ＤＩＮ ５１０６０（ＤＩＮ ｎｏｒｍ Ｎｏ．５
１０６０）であって、およそ物質として耐火性材料を定
義し、少なくとも１７７３Ｋの点を含むゼーゲルコーン
を有し、さらに１０７３Ｋを越えて耐久温度で工業的に
使用できるものが引用される。
【００５７】アンダーコート層として好ましい材料は、
特に次の材料を挙げることができ、合金の成分は合金の
量に関する限り下降オーダーでリストされる： 金属：レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウム、イリジウム； 合金： −鉛−錫−チタン−アンチモン −クロム−燐−シリコン−鉄−炭素−残部：ニッケル −クロム−シリコン−炭素−残部：ニッケル −銅−クロム −銅−金−ニッケル −銅−ニオブ −銅−パラジウム −銅−シリコン−チタン −銅−チタン −銅−亜鉛−マンガン−チタン−ニッケル−錫−アルミ
ニウム −銅−亜鉛−チタン−アンチモン−シリコン −銅−亜鉛−チタン−錫−シリコン −銅−錫−チタン −ニッケル−クロム −ニッケル−モリブデン−金 −ニッケル−シリコン−硼素 −ニッケル−チタン −パラジウム−ニッケル−クロム −燐−炭素−残部：ニッケル −銀−銅−パラジウム −銀−銅−パラジウム−半だ合金 −銀−銅−チタン −チタン、ジルコニウム、クロム、ニオブ、タンタル、
ハフニウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジ
ウムを主要成分とする合金。
特に次の材料を挙げることができ、合金の成分は合金の
量に関する限り下降オーダーでリストされる： 金属：レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウム、イリジウム； 合金： −鉛−錫−チタン−アンチモン −クロム−燐−シリコン−鉄−炭素−残部：ニッケル −クロム−シリコン−炭素−残部：ニッケル −銅−クロム −銅−金−ニッケル −銅−ニオブ −銅−パラジウム −銅−シリコン−チタン −銅−チタン −銅−亜鉛−マンガン−チタン−ニッケル−錫−アルミ
ニウム −銅−亜鉛−チタン−アンチモン−シリコン −銅−亜鉛−チタン−錫−シリコン −銅−錫−チタン −ニッケル−クロム −ニッケル−モリブデン−金 −ニッケル−シリコン−硼素 −ニッケル−チタン −パラジウム−ニッケル−クロム −燐−炭素−残部：ニッケル −銀−銅−パラジウム −銀−銅−パラジウム−半だ合金 −銀−銅−チタン −チタン、ジルコニウム、クロム、ニオブ、タンタル、
ハフニウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジ
ウムを主要成分とする合金。
【００５８】その他：延性マトリックス中の活性金属、
特に銀、銅、金および／またはニッケル中のチタン。
特に銀、銅、金および／またはニッケル中のチタン。
【００５９】カバー層用材料として、例えば純粋なタン
グステン、タングステン合金またはタングステン化合物
が使用できる。さらに、タングステン、高融点、すなわ
ち２０００Ｋを越える融点のその他の材料、例えばタン
タル、ニオブ、ジルコニウムまたはハフニウムを考慮で
き、再度これらの材料は合金または化合物の形態でも使
用でき、上記の例は最終または排他的な特性ではない。
グステン、タングステン合金またはタングステン化合物
が使用できる。さらに、タングステン、高融点、すなわ
ち２０００Ｋを越える融点のその他の材料、例えばタン
タル、ニオブ、ジルコニウムまたはハフニウムを考慮で
き、再度これらの材料は合金または化合物の形態でも使
用でき、上記の例は最終または排他的な特性ではない。
【００６０】アンダーコート層からカバー層への推移段
階の粉末組成は、例えば単位時間当りのプラズマスプレ
ー装置に供給される粉末Ｐ１の量を連続的に減少させ、
一方、同時に単位時間当りのプラズマスプレー装置に供
給される粉末Ｐ２の量を連続的に増加させることにより
連続的に変更できる。しかしながら、不連続推移も可能
である、すなわち、粉末Ｐ１の供給を停止し、被覆操作
は粉末Ｐ２をプラズマスプレー装置に供給することによ
り続ける。特に、不連続被覆操作において、容器または
キャビネット１を異なる不活性ガスで満たしおよび／ま
たは容器またはキャビネット１の内圧をアンダーコート
層の被覆の終了とカバー層の被覆の開始との間に調整す
ることが考えられる。
階の粉末組成は、例えば単位時間当りのプラズマスプレ
ー装置に供給される粉末Ｐ１の量を連続的に減少させ、
一方、同時に単位時間当りのプラズマスプレー装置に供
給される粉末Ｐ２の量を連続的に増加させることにより
連続的に変更できる。しかしながら、不連続推移も可能
である、すなわち、粉末Ｐ１の供給を停止し、被覆操作
は粉末Ｐ２をプラズマスプレー装置に供給することによ
り続ける。特に、不連続被覆操作において、容器または
キャビネット１を異なる不活性ガスで満たしおよび／ま
たは容器またはキャビネット１の内圧をアンダーコート
層の被覆の終了とカバー層の被覆の開始との間に調整す
ることが考えられる。
【００６１】最後に、被覆基材１２は不活性雰囲気で制
御状態において冷却される。
御状態において冷却される。
【００６２】基材１２に被覆される層の特性は、プラズ
マスプレー装置の操作パラメーター、すなわちプラズマ
ガス、プラズマガスの量、電気アーク電流、スプレーの
距離、容器またはキャビネットの内圧、基材温度、およ
び単位時間当りに供給される被覆粉末の量、粉末の粒子
径を選択することにより制御できる。これらのパラメー
ターの微調整は、被覆微粒子が基材表面にあたるとき
に、かかる粒子の最適溶融比率が実現できる限り重要で
ある。
マスプレー装置の操作パラメーター、すなわちプラズマ
ガス、プラズマガスの量、電気アーク電流、スプレーの
距離、容器またはキャビネットの内圧、基材温度、およ
び単位時間当りに供給される被覆粉末の量、粉末の粒子
径を選択することにより制御できる。これらのパラメー
ターの微調整は、被覆微粒子が基材表面にあたるとき
に、かかる粒子の最適溶融比率が実現できる限り重要で
ある。
【００６３】譲受人によるテストでは、最適な被覆の結
果は、プラズマジェットに随伴する被覆粒子の速度が１
００ｍ／ｓ以上であるように選択されれば達成でき、今
日実現可能な上限は５００ｍ／ｓの領域である。
果は、プラズマジェットに随伴する被覆粒子の速度が１
００ｍ／ｓ以上であるように選択されれば達成でき、今
日実現可能な上限は５００ｍ／ｓの領域である。
【００６４】アンダーコート層上のカバー層の接着を改
良しおよび／または特別な要求にしたがう被覆物の構造
を変更するために、基材１２にはアンダーコート層が被
覆された後に中間層を提供できる。かかる中間層は、ア
ンダーコート層および／またはカバー層の成分を含み、
または異なる材料を含むことができる。
良しおよび／または特別な要求にしたがう被覆物の構造
を変更するために、基材１２にはアンダーコート層が被
覆された後に中間層を提供できる。かかる中間層は、ア
ンダーコート層および／またはカバー層の成分を含み、
または異なる材料を含むことができる。
【００６５】基材１２の特別な被覆の場合に、その後の
カバー層を被覆することなく、アンダーコート層だけを
被覆することも可能である。
カバー層を被覆することなく、アンダーコート層だけを
被覆することも可能である。
【００６６】アンダーコート層の被覆前における基材１
２の加熱は、例えばレニウム粒子の炭素格子への侵入に
恵まれ、さらに機械的な応力が除かれる利益があること
が見出され；こうして基材１２上のアンダーコート層の
接着が実質的に改良される。
２の加熱は、例えばレニウム粒子の炭素格子への侵入に
恵まれ、さらに機械的な応力が除かれる利益があること
が見出され；こうして基材１２上のアンダーコート層の
接着が実質的に改良される。
【００６７】アンダーコート層の材料は基材表面に当る
ときに溶融状態であるので炭素基材の開口細孔に侵入
し、その結果、基材１２表面にあるアンダーコート層の
極めて良好な基礎的な接着が保証されると理解される。
ときに溶融状態であるので炭素基材の開口細孔に侵入
し、その結果、基材１２表面にあるアンダーコート層の
極めて良好な基礎的な接着が保証されると理解される。
【００６８】容器またはキャビネット１の内圧は、特別
な要求に基づいて選択できる。通常、１ｍｂａｒ〜約４
ｂａｒの圧力が、被覆操作の間に容器またはキャビネッ
ト１の内部で確立される。しかし、特別な被覆または要
求に依存するけれども、不活性ガスの代わりに反応性ガ
スで容器またはキャビネット１を満たすことも考えられ
る。
な要求に基づいて選択できる。通常、１ｍｂａｒ〜約４
ｂａｒの圧力が、被覆操作の間に容器またはキャビネッ
ト１の内部で確立される。しかし、特別な被覆または要
求に依存するけれども、不活性ガスの代わりに反応性ガ
スで容器またはキャビネット１を満たすことも考えられ
る。
【００６９】基材１２が予備加熱され、カバー層がアン
ダーコート層の被覆直後に被覆される場合に、実質的な
熱−機械的応力が個々の層の間、あるいは基材とアンダ
ーコート層との間でも観察されないという利益がある、
というのは、アンダーコート層は、アンダーコート層の
被覆からカバー層の被覆への推移段階においても一定の
高温に止まるためである。かかる加工は、被覆基材が極
めて高温で使用される場合に特に賢いといえる。例とし
て、核融合プロセスまたはＸ線管用のアノードに使用さ
れるグラファイト煉瓦が挙げられ、それらは主に核融合
反応中やＸ線管におけるＸ線の放出中に高温カバー層と
して役立つタングステン層を具備するグラファイト基材
または炭素繊維化合物の基材からなる。事実、かかるグ
ラファイト煉瓦またはアノードの表面は、操作中に極め
て高温に処せられる。
ダーコート層の被覆直後に被覆される場合に、実質的な
熱−機械的応力が個々の層の間、あるいは基材とアンダ
ーコート層との間でも観察されないという利益がある、
というのは、アンダーコート層は、アンダーコート層の
被覆からカバー層の被覆への推移段階においても一定の
高温に止まるためである。かかる加工は、被覆基材が極
めて高温で使用される場合に特に賢いといえる。例とし
て、核融合プロセスまたはＸ線管用のアノードに使用さ
れるグラファイト煉瓦が挙げられ、それらは主に核融合
反応中やＸ線管におけるＸ線の放出中に高温カバー層と
して役立つタングステン層を具備するグラファイト基材
または炭素繊維化合物の基材からなる。事実、かかるグ
ラファイト煉瓦またはアノードの表面は、操作中に極め
て高温に処せられる。
【００７０】次に、好適であるが層を限定するものでは
ない例をさらに詳述するが、それは本発明の方法によっ
てグラファイト基材または非金属グラファイトに基づく
基材に被覆できる。図２〜６は概略図であり、各図にお
いて被覆層を備え、拡大された基材の部分的な断面図を
示す。
ない例をさらに詳述するが、それは本発明の方法によっ
てグラファイト基材または非金属グラファイトに基づく
基材に被覆できる。図２〜６は概略図であり、各図にお
いて被覆層を備え、拡大された基材の部分的な断面図を
示す。
【００７１】図２は基材Ａを示し、その表面はレニウム
製のアンダーコート層Ｂ、さらにタングステン製のカバ
ー層Ｃを順次具備する。
製のアンダーコート層Ｂ、さらにタングステン製のカバ
ー層Ｃを順次具備する。
【００７２】基材温度および／またはプラズマジェット
とそれに随伴する被覆粒子の温度をそれぞれ変更するこ
とにより、炭素含有基材の化学元素、レニウム、および
高融点を示すカバー層の金属との間に化学結合が形成さ
れる。かかる化学結合は、図３において中間層Ｄ、Ｅと
して示される。
とそれに随伴する被覆粒子の温度をそれぞれ変更するこ
とにより、炭素含有基材の化学元素、レニウム、および
高融点を示すカバー層の金属との間に化学結合が形成さ
れる。かかる化学結合は、図３において中間層Ｄ、Ｅと
して示される。
【００７３】さらに、プラズマスプレー装置の操作パラ
メーターを調整することにより、ある構造、例えばレニ
ウム製のアンダーコート層Ｂと高融点金属からなるカバ
ー層Ｃとの間の結晶構造が得られる；それによって、例
えば最終被覆製品の熱−機械的な特性が最適化できる。
メーターを調整することにより、ある構造、例えばレニ
ウム製のアンダーコート層Ｂと高融点金属からなるカバ
ー層Ｃとの間の結晶構造が得られる；それによって、例
えば最終被覆製品の熱−機械的な特性が最適化できる。
【００７４】また、基材ばかりでなくそれに被覆される
各層は制御された多孔性や微小多孔性をそれぞれ含み、
特別な要求にしたがってある範囲内で変更できる。
各層は制御された多孔性や微小多孔性をそれぞれ含み、
特別な要求にしたがってある範囲内で変更できる。
【００７５】本発明の方法によって、１μｍ〜１ｍｍ以
上の厚みのアンダーコート層と２０μｍ〜１０ｍｍ以上
の厚みのカバー層を被覆できる。
上の厚みのアンダーコート層と２０μｍ〜１０ｍｍ以上
の厚みのカバー層を被覆できる。
【００７６】図３は、レニウム製アンダーコート層Ｂが
被覆された基材Ａの部分断面図を示す。タングステン製
カバー層は符号Ｃで示される。アンダーコート層Ａとカ
バー層Ｃとの間に二つに中間層Ｄ、Ｅが与えられてお
り、それらの層は基材Ａ、アンダーコート層Ｂとそれら
の成分からなるカバー層Ｃとの間の化学反応によって形
成される。
被覆された基材Ａの部分断面図を示す。タングステン製
カバー層は符号Ｃで示される。アンダーコート層Ａとカ
バー層Ｃとの間に二つに中間層Ｄ、Ｅが与えられてお
り、それらの層は基材Ａ、アンダーコート層Ｂとそれら
の成分からなるカバー層Ｃとの間の化学反応によって形
成される。
【００７７】図４は、レニウム製アンダーコート層Ｂが
被覆された基材Ａの部分断面図を示す。タングステン製
カバー層は符号Ｃで示される。アンダーコート層Ａとカ
バー層Ｃとの間に中間層Ｆが与えられており、その層は
レニウムとタングステン粒子の混合物からなる。
被覆された基材Ａの部分断面図を示す。タングステン製
カバー層は符号Ｃで示される。アンダーコート層Ａとカ
バー層Ｃとの間に中間層Ｆが与えられており、その層は
レニウムとタングステン粒子の混合物からなる。
【００７８】図５は、レニウム製中間層数層Ｂ１、それ
と交互のタングステン製中間層数層Ｃ１を備える基材Ａ
の部分断面図を示す。ここで、アンダーコート層Ｂはレ
ニウムからなり、カバー層Ｃはタングステンからなる。
特殊な各層の厚みは満たすべき要求にしたがって変更で
きる。層Ｂ１と層Ｃ１との組成は、個々の層との間の化
学反応の結果として変更でき、一つおよびその他の層の
元素を含む。
と交互のタングステン製中間層数層Ｃ１を備える基材Ａ
の部分断面図を示す。ここで、アンダーコート層Ｂはレ
ニウムからなり、カバー層Ｃはタングステンからなる。
特殊な各層の厚みは満たすべき要求にしたがって変更で
きる。層Ｂ１と層Ｃ１との組成は、個々の層との間の化
学反応の結果として変更でき、一つおよびその他の層の
元素を含む。
【００７９】最後に、図６は基材Ａの表面に構造Ｓが与
えられた基材Ａの部分断面図を示す。かかる構造Ｓは、
例えば機械的、化学的、またはレーザー法により具体化
できる。一般的に、かかる構造の目的や構造は、それぞ
れ、基材表面積が拡大し、それによって基材とアンダー
コート層との膨脹係数がお互いに適合し、その結果、接
着はさらに増加し、アンダーコート層の固有応力が減少
することがわかるであろう。プラズマスプレー法による
アンダーコート層Ｂの被覆は、この点において、基材表
面の凹部が粒子の高速度によってアンダーコート層の溶
融材料で完全に満たされるという利益がある。その後、
カバー層Ｃが一般に被覆される。
えられた基材Ａの部分断面図を示す。かかる構造Ｓは、
例えば機械的、化学的、またはレーザー法により具体化
できる。一般的に、かかる構造の目的や構造は、それぞ
れ、基材表面積が拡大し、それによって基材とアンダー
コート層との膨脹係数がお互いに適合し、その結果、接
着はさらに増加し、アンダーコート層の固有応力が減少
することがわかるであろう。プラズマスプレー法による
アンダーコート層Ｂの被覆は、この点において、基材表
面の凹部が粒子の高速度によってアンダーコート層の溶
融材料で完全に満たされるという利益がある。その後、
カバー層Ｃが一般に被覆される。
【００８０】
【発明の効果】要約すると、炭素基材や炭素含有非金族
基材は、それぞれ、本発明の方法で環境に優しく、低コ
ストでそれぞれすばやく一以上の層を具備させることが
可能である。さらに、一以上の層厚は、それぞれ、相対
的に広い限界内で変更できる。本発明の方法の別の利益
は、極めて大きな基材でも容易に被覆できることにあ
る。最後に、被覆された層はお互いに十分に、さらに基
材自体に十分に接着できることに注目すべきである。
基材は、それぞれ、本発明の方法で環境に優しく、低コ
ストでそれぞれすばやく一以上の層を具備させることが
可能である。さらに、一以上の層厚は、それぞれ、相対
的に広い限界内で変更できる。本発明の方法の別の利益
は、極めて大きな基材でも容易に被覆できることにあ
る。最後に、被覆された層はお互いに十分に、さらに基
材自体に十分に接着できることに注目すべきである。
【図１】基材に一以上の層を被覆するプラズマ被覆アセ
ンブリの一般的なレイアウトの概略図である。
ンブリの一般的なレイアウトの概略図である。
【図２】第一の基材の拡大された部分断面図である。
【図３】第二の基材の拡大された部分断面図である。
【図４】第三の基材の拡大された部分断面図である。
【図５】第四の基材の拡大された部分断面図である。
【図６】第五の基材の表面に構造物が与えられた基材の
拡大部分断面図である。
拡大部分断面図である。
Ａ…基材 Ｂ…アンダーコート層 Ｃ…カバー層 Ｄ…中間層 Ｅ…中間層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596021584 Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ 5610 Ｗｏｈｌ ｅｎ Ｒｉｇａｃｋｅｒｓｔｒａｓｓｅ 16
Claims (29)
- 【請求項１】 炭素基材または炭素含有非金属基材の表
面を５００℃〜２５００℃に加熱する段階と、および不
活性雰囲気中でプラズマスプレー法によって少なくとも
一つのアンダーコート層を前記基材に被覆する段階と、
ここで、前記アンダーコート層は、少なくとも部分的
に、レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、ク
ロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、白
金、ロジウムまたはイリジウムを含む、を含むことを特
徴とする炭素基材または炭素含有非金属基材の表面に少
なくとも一層を与えるためにかかる基材を被覆する方
法。 - 【請求項２】 前記基材は、少なくとも一つのアンダー
コート層の被覆に使用されるプラズマスプレー手段で加
熱される請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記基材表面は、前記少なくとも一つの
アンダーコート層の被覆前に、機械的、化学的またはレ
ーザー手段によって構造化される請求項１または請求項
２に記載の方法。 - 【請求項４】 さらに、プラズマスプレー法によって前
記アンダーコート層にカバー層を被覆する段階を含む請
求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 高融点金属物質が少なくとも部分的に前
記カバー層の被覆に用いられる請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記カバー層は環境雰囲気に対してシー
ルされた雰囲気で被覆される請求項４または請求項５に
記載の方法。 - 【請求項７】 前記シールされた雰囲気は主に不活性ガ
スで構成される請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記アンダーコート層および／または前
記カバー層は、耐火性金属または耐火性金属合金を含む
材料からなる請求項４に記載の方法。 - 【請求項９】 プラズマジェットに随伴する被覆物粒子
の速度は、前記アンダーコート層を被覆する間、１００
ｍ／ｓを越えるように選択される請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記アンダーコート層と前記被覆物層
は環境雰囲気に対してシールされた雰囲気で被覆され、
その際に圧力が１ｍｂａｒ〜４ｂａｒの範囲で維持され
る請求項４に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記アンダーコート層は１μｍ〜１ｍ
ｍの範囲の厚みで被覆される請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記カバー層は２０μｍ〜１０ｍｍの
範囲の厚みで被覆される請求項４に記載の方法。 - 【請求項１３】 中間層がプラズマスプレー法で前記ア
ンダーコート層に被覆される請求項４に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記中間層は前記アンダーコート層と
前記カバー層の双方の構成成分を含む請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１５】 前記カバー層は、少なくとも部分的に
タングステン、タングステン合金またはタングステン化
合物を含む請求項４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記カバー層は、少なくとも部分的に
レニウム、タンタル、ニオブ、ジルコニウムまたはハフ
ニウムを含む請求項４に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記アンダーコート層と前記カバー層
は同じプラズマスプレー手段で順次被覆される請求項４
に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記アンダーコート層の被覆から前記
カバー層の被覆への連続推移が行われ、その際にプラズ
マスプレー手段に供給される前記アンダーコート層用の
被覆材料の単位時間当りの供給量が連続的に減少し、一
方、同時に前記プラズマスプレー手段に供給される単位
時間当りの前記カバー層用の被覆材料の供給量が連続的
に増加する請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 環境雰囲気に対してシールされた雰囲
気が、前記アンダーコート層と前記カバー層の双方が被
覆される間は維持され、前記シ−ルされた雰囲気は主に
不活性ガスで構成される請求項１７または請求項１８に
記載の方法。 - 【請求項２０】 最初に前記アンダーコート層が、次に
前記カバー層が前記基材に被覆され、その際に前記カバ
ー層の被覆は環境雰囲気に対してシールされた雰囲気で
行われ、かかる雰囲気は前記アンダーコート層が被覆さ
れる段階で維持される不活性雰囲気と相違する請求項４
に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記アンダーコート層の被覆に使用さ
れる材料は、レニウム、モリブデンおよび／またはジル
コニウムからなる請求項１に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記アンダーコート層の被覆に使用さ
れる材料は次の群から選ばれる請求項１に記載の方法： 金属：レニウム、モリブデン、ジルコニウム、チタン、
クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、バナジウム、
白金、ロジウム、イリジウム； 合金： −鉛−錫−チタン−アンチモン −クロム−燐−シリコン−鉄−炭素−残部：ニッケル −クロム−シリコン−炭素−残部：ニッケル −銅−クロム −銅−金−ニッケル −銅−ニオブ −銅−パラジウム −銅−シリコン−チタン −銅−チタン −銅−亜鉛−マンガン−チタン−ニッケル−錫−アルミ
ニウム −銅−亜鉛−チタン−アンチモン−シリコン −銅−亜鉛−チタン−錫−シリコン −銅−錫−チタン −ニッケル−クロム −ニッケル−モリブデン−金 −ニッケル−シリコン−硼素 −ニッケル−チタン −パラジウム−ニッケル−クロム −燐−炭素−残部：ニッケル −銀−銅−パラジウム −銀−銅−パラジウム−はんだ合金 −銀−銅−チタン −チタン、ジルコニウム、クロム、ニオブ、タンタル、
ハフニウム、バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジ
ウムを主要成分とする合金。 - 【請求項２３】 前記アンダーコート層の被覆に使用さ
れる材料は、延性マトリックス中の活性金属、特に銀、
銅、金および／またはニッケル中のチタンで構成される
請求項１に記載の方法。 - 【請求項２４】 主に炭素繊維化合物からなる基材が用
いられる請求項１に記載の方法。 - 【請求項２５】 主にグラファイトからなる基材が用い
られる請求項１に記載の方法。 - 【請求項２６】 不活性雰囲気中においてプラズマスプ
レー法で被覆された少なくとも一つのアンダーコート層
を備え、前記少なくとも一つのアンダーコート層は、少
なくとも部分的に、レニウム、モリブデン、ジルコニウ
ム、チタン、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、
バナジウム、白金、ロジウムまたはイリジウムを含むこ
とを特徴とする炭素基材または炭素含有非金属基材。 - 【請求項２７】 さらに、タングステン、タングステン
合金またはタングステン化合物からなり、プラズマスプ
レー法で前記基材に被覆されたカバー層を含む請求項２
６に記載の基材。 - 【請求項２８】 さらに、前記アンダーコート層の構成
成分を含み、プラズマスプレー法で被覆された中間層と
タングステン、タングステン合金またはタングステン化
合物からなり、プラズマスプレー法で前記基材に被覆さ
れたカバー層とを含む請求項２６に記載の基材。 - 【請求項２９】 さらに、少なくとも部分的にタンタ
ル、ニオブ、ジルコニウムまたはハフニウムからなり、
プラズマスプレー法で被覆されたカバー層を含む請求項
２６に記載の基材。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH19963185/96 | 1996-12-24 | ||
| CH318596 | 1996-12-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10204601A true JPH10204601A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=4250476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9353002A Pending JPH10204601A (ja) | 1996-12-24 | 1997-12-22 | 炭素基材または炭素含有非金属基材を被覆する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6113991A (ja) |
| EP (1) | EP0850899B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10204601A (ja) |
| AT (1) | ATE201193T1 (ja) |
| CA (1) | CA2220420C (ja) |
| DE (1) | DE59703543D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007146291A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Sulzer Metco Ag | 溶射材料、溶射被覆、溶射法および溶射被処理品被覆処理された物品 |
| KR20180025033A (ko) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 국방과학연구소 | 레늄-탄소 복합재 및 이의 제조 방법 |
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- 1997-10-06 DE DE59703543T patent/DE59703543D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-11-03 CA CA002220420A patent/CA2220420C/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-19 US US08/994,296 patent/US6113991A/en not_active Expired - Lifetime
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