JPH11264061A - Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法 - Google Patents
Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法Info
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- JPH11264061A JPH11264061A JP8494398A JP8494398A JPH11264061A JP H11264061 A JPH11264061 A JP H11264061A JP 8494398 A JP8494398 A JP 8494398A JP 8494398 A JP8494398 A JP 8494398A JP H11264061 A JPH11264061 A JP H11264061A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストでＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合
皮膜を形成することができ、かつ量産においても定常的
に均一な混合皮膜が得られ、生産性が高く、溶射フレー
ム中で発生する混合粉末の分離現象にも対応できるよう
にしたＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法を
提供する。 【解決手段】 Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉
末供給装置を用いて溶射ガンに供給することとした。
皮膜を形成することができ、かつ量産においても定常的
に均一な混合皮膜が得られ、生産性が高く、溶射フレー
ム中で発生する混合粉末の分離現象にも対応できるよう
にしたＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法を
提供する。 【解決手段】 Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉
末供給装置を用いて溶射ガンに供給することとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ａｌ系材料とＦｅ
系材料との混合粉末溶射方法に関する。
系材料との混合粉末溶射方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを混合して溶
射する方法は、特開昭５２−１２３３４０号公報等に記
載されており、１９７６年頃から既に提案されている。
近年には、特開平６−２５８２１号公報、特開平８−２
５３８５６等のようにブレーキやピストンへの応用が提
案されている。しかし、このような混合物を溶射する方
法について具体的に記載する特許あるいは文献は存在し
ない。従来、混合溶射を行う場合、図９に示すように予
め十分混合しておいた粉末１０１を粉末供給装置１０４
に単に供給し、溶射ガン１０５によって溶射していた。
しかし、Ａｌ系材料１０２とＦｅ系材料１０３とは比重
差が約５もあり、混合し難い。その上、図１０に示すよ
うに混合粉末１０１（状態Ｉ）に振動１１０を加えると
分離する（状態ＩＩ）。したがって、量産時に粉末供給
装置に大量に粉末を供給すると、時間の経過とともに、
粉末供給時の振動１１１によりＡｌ系材料１０２とＦｅ
系材料１０３との分離が促進され（状態ＩＩＩ）、目的
とする成分組成の皮膜を得ることができなくなるおそれ
があった。
射する方法は、特開昭５２−１２３３４０号公報等に記
載されており、１９７６年頃から既に提案されている。
近年には、特開平６−２５８２１号公報、特開平８−２
５３８５６等のようにブレーキやピストンへの応用が提
案されている。しかし、このような混合物を溶射する方
法について具体的に記載する特許あるいは文献は存在し
ない。従来、混合溶射を行う場合、図９に示すように予
め十分混合しておいた粉末１０１を粉末供給装置１０４
に単に供給し、溶射ガン１０５によって溶射していた。
しかし、Ａｌ系材料１０２とＦｅ系材料１０３とは比重
差が約５もあり、混合し難い。その上、図１０に示すよ
うに混合粉末１０１（状態Ｉ）に振動１１０を加えると
分離する（状態ＩＩ）。したがって、量産時に粉末供給
装置に大量に粉末を供給すると、時間の経過とともに、
粉末供給時の振動１１１によりＡｌ系材料１０２とＦｅ
系材料１０３との分離が促進され（状態ＩＩＩ）、目的
とする成分組成の皮膜を得ることができなくなるおそれ
があった。
【０００３】これに対し、少量を数回に分けて粉末供給
装置に入れるといった対策も考えられるが、工程数を増
やすことになり、コストアップにつながるといった懸念
があった。さらに、テルミット反応に象徴されるように
Ａｌ系材料とＦｅ系材料とは反応しやすく、取扱いを誤
ると混合時に爆発の可能性がある。そこで、混合機内を
不活性ガスで満たして混合する必要があった。そして、
混合機から粉末供給装置内に混合粉末を入れる場合、混
合粉末を大気に曝す時期があり、粉塵爆発の可能性が指
摘されている。これに対して大気に曝されることを防止
する装置の改良も可能であるが、工程が複雑となり、コ
ストが上昇するといった欠点があった。
装置に入れるといった対策も考えられるが、工程数を増
やすことになり、コストアップにつながるといった懸念
があった。さらに、テルミット反応に象徴されるように
Ａｌ系材料とＦｅ系材料とは反応しやすく、取扱いを誤
ると混合時に爆発の可能性がある。そこで、混合機内を
不活性ガスで満たして混合する必要があった。そして、
混合機から粉末供給装置内に混合粉末を入れる場合、混
合粉末を大気に曝す時期があり、粉塵爆発の可能性が指
摘されている。これに対して大気に曝されることを防止
する装置の改良も可能であるが、工程が複雑となり、コ
ストが上昇するといった欠点があった。
【０００４】ここで、Ａｌ系材料とＦｅ系材料との分離
の問題を解消する方法として、複合化粉末を使用する方
法（特開平６−２４０４３６号公報）がある。しかし、
この複合化粉末は、アルミニウムのサブ粒子を約１〜２
０μｍの粒径とし、鉄ベースのサブ粒子を約１０〜４４
μｍの粒径とすることを提案している。通常溶射で用い
る金属粉末は粒径が小さいほど酸化（発火、粉塵爆発を
含む）の問題が大きくなるので、１０〜１２５μｍの粒
径、溶融しやすい材料で１５０μｍ程度の粒径としてい
ることから考慮すると、これはかなり小さい粒径であ
る。すなわち、上記のようなサブ粒子を用いて複合化粉
末を作製する場合は、粉末混合の場合よりもさらに作
製、分級、保管のための付加的設備が要求されることと
なる。結果的に工程数も増大し、工業的に見合わなくな
る、といった不都合があった。
の問題を解消する方法として、複合化粉末を使用する方
法（特開平６−２４０４３６号公報）がある。しかし、
この複合化粉末は、アルミニウムのサブ粒子を約１〜２
０μｍの粒径とし、鉄ベースのサブ粒子を約１０〜４４
μｍの粒径とすることを提案している。通常溶射で用い
る金属粉末は粒径が小さいほど酸化（発火、粉塵爆発を
含む）の問題が大きくなるので、１０〜１２５μｍの粒
径、溶融しやすい材料で１５０μｍ程度の粒径としてい
ることから考慮すると、これはかなり小さい粒径であ
る。すなわち、上記のようなサブ粒子を用いて複合化粉
末を作製する場合は、粉末混合の場合よりもさらに作
製、分級、保管のための付加的設備が要求されることと
なる。結果的に工程数も増大し、工業的に見合わなくな
る、といった不都合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記事情に対して、本
発明は低コストでＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合皮膜
を形成することができ、かつ量産においても定常的に均
一な混合皮膜が得られ、生産性が高く、溶射フレーム中
で発生する混合粉末の分離現象にも対応できるようにし
たＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法を提供
することを目的とする。
発明は低コストでＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合皮膜
を形成することができ、かつ量産においても定常的に均
一な混合皮膜が得られ、生産性が高く、溶射フレーム中
で発生する混合粉末の分離現象にも対応できるようにし
たＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉
末溶射方法は、Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉
末供給装置を用いて溶射ガンに供給することを特徴とす
る。本発明ではＡｌ系材料とＦｅ系材料とを別々に保管
することによって、粉末の混合工程を不要とすることが
できる。粉末の混合工程がなくなることにより、生産時
間短縮によるコストダウンを図ることができ、混合時の
爆発の可能性を解消することができる。また、本発明で
はＡｌ系材料とＦｅ系材料とを送り量を制御して別々に
溶射ガンに供給するため、常に均一な成分で溶射するこ
とができ、皮膜性状が安定する。したがって、量産時に
皮膜性状を保つための数回に分けての粉末供給装置への
供給といった操作が不要となる。すなわち、各々の粉末
を粉末供給装置の許容範囲まで入れて装置の性能をフル
に活かした生産を行うことができる。
に、本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉
末溶射方法は、Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉
末供給装置を用いて溶射ガンに供給することを特徴とす
る。本発明ではＡｌ系材料とＦｅ系材料とを別々に保管
することによって、粉末の混合工程を不要とすることが
できる。粉末の混合工程がなくなることにより、生産時
間短縮によるコストダウンを図ることができ、混合時の
爆発の可能性を解消することができる。また、本発明で
はＡｌ系材料とＦｅ系材料とを送り量を制御して別々に
溶射ガンに供給するため、常に均一な成分で溶射するこ
とができ、皮膜性状が安定する。したがって、量産時に
皮膜性状を保つための数回に分けての粉末供給装置への
供給といった操作が不要となる。すなわち、各々の粉末
を粉末供給装置の許容範囲まで入れて装置の性能をフル
に活かした生産を行うことができる。
【０００７】また、本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系
材料との混合粉末溶射方法は、溶射距離を５０ｍｍ以内
とすることを特徴とすることも含む。かかる方法におい
て、Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉末供給装置
を用いて溶射ガンに供給することも勿論できる。溶射距
離を５０ｍｍ以内とすることで、混合粉末の飛行中の分
離を避け、比較的良好な分散状態の皮膜を形成すること
ができる。これにより、耐摩耗性と密着強さの両方を兼
ね備えた溶射皮膜を得ることができる。
材料との混合粉末溶射方法は、溶射距離を５０ｍｍ以内
とすることを特徴とすることも含む。かかる方法におい
て、Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉末供給装置
を用いて溶射ガンに供給することも勿論できる。溶射距
離を５０ｍｍ以内とすることで、混合粉末の飛行中の分
離を避け、比較的良好な分散状態の皮膜を形成すること
ができる。これにより、耐摩耗性と密着強さの両方を兼
ね備えた溶射皮膜を得ることができる。
【０００８】さらに、本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ
系材料との混合粉末溶射方法は、溶射距離が５０ｍｍ以
上で溶射フレームに対して角度を付けて溶射材料を投入
する場合において、溶射ガンを溶射粉末投入口側に向け
て移動させ、皮膜を形成するようにしたことを特徴とす
ることも含む。この場合も、Ａｌ系材料とＦｅ系材料と
を各々別の粉末供給装置を用いて溶射ガンに供給するこ
とができる。これにより、基材界面に比較的Ａｌ材料の
粒子が密着する比率が高くなり、熱サイクルに強い皮膜
を得ることができる。皮膜表面付近には逆に耐摩耗性の
強い鉄系材料が多くなり、耐摩耗性が向上する。
系材料との混合粉末溶射方法は、溶射距離が５０ｍｍ以
上で溶射フレームに対して角度を付けて溶射材料を投入
する場合において、溶射ガンを溶射粉末投入口側に向け
て移動させ、皮膜を形成するようにしたことを特徴とす
ることも含む。この場合も、Ａｌ系材料とＦｅ系材料と
を各々別の粉末供給装置を用いて溶射ガンに供給するこ
とができる。これにより、基材界面に比較的Ａｌ材料の
粒子が密着する比率が高くなり、熱サイクルに強い皮膜
を得ることができる。皮膜表面付近には逆に耐摩耗性の
強い鉄系材料が多くなり、耐摩耗性が向上する。
【０００９】本発明において、Ａｌ系材料の粒径は３０
〜１５０μｍ、Ｆｅ系材料の粒径は１０〜１０５μｍの
範囲が好ましい。Ａｌ系材料としては具体的には、過共
晶ＡｌＳｉ合金等のＡｌ−Ｓｉ系合金、、Ａｌ−Ｐｂ系
合金、Ａｌ−ブロンズ系合金、Ａｌ−Ｃｕ合金、純Ａｌ
等を挙げることができ、これらの一種又は二種以上の混
合物であっても良い。Ｆｅ系材料としては具体的には、
白鋳鉄、炭素鋼、Ｆｅ−Ｍｏ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合
金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金等を挙げることができる。
〜１５０μｍ、Ｆｅ系材料の粒径は１０〜１０５μｍの
範囲が好ましい。Ａｌ系材料としては具体的には、過共
晶ＡｌＳｉ合金等のＡｌ−Ｓｉ系合金、、Ａｌ−Ｐｂ系
合金、Ａｌ−ブロンズ系合金、Ａｌ−Ｃｕ合金、純Ａｌ
等を挙げることができ、これらの一種又は二種以上の混
合物であっても良い。Ｆｅ系材料としては具体的には、
白鋳鉄、炭素鋼、Ｆｅ−Ｍｏ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合
金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金等を挙げることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に添付図面に示した実施の形
態を参照しながら、本発明をさらに説明する。発明の実施の形態（その１） 図１に本発明の基本概念を示す。本発明では溶射ガン１
にＡｌ系材料２とＦｅ系材料３とを別々に送る。供給源
としては、各々別の粉体供給装置４、５を配備すること
ができ、各々に粉末を粉末供給装置４、５の許容範囲ま
で入れることができる。これによって粉体供給装置４、
５の性能をフルに活かした生産を行うことができる。こ
こで、図２にいわゆるＨＶＯＦ法によって溶射フレーム
１１と並行して溶射材料を投入する場合を示す。溶射ガ
ン１の溶射材料を燃焼室で燃焼する。この場合、Ａｌ系
材料とＦｅ系材料との分離現象は発生しない。溶射フレ
ーム１１の方向１４と溶射材料の投入方向１２とが平行
だからである。
態を参照しながら、本発明をさらに説明する。発明の実施の形態（その１） 図１に本発明の基本概念を示す。本発明では溶射ガン１
にＡｌ系材料２とＦｅ系材料３とを別々に送る。供給源
としては、各々別の粉体供給装置４、５を配備すること
ができ、各々に粉末を粉末供給装置４、５の許容範囲ま
で入れることができる。これによって粉体供給装置４、
５の性能をフルに活かした生産を行うことができる。こ
こで、図２にいわゆるＨＶＯＦ法によって溶射フレーム
１１と並行して溶射材料を投入する場合を示す。溶射ガ
ン１の溶射材料を燃焼室で燃焼する。この場合、Ａｌ系
材料とＦｅ系材料との分離現象は発生しない。溶射フレ
ーム１１の方向１４と溶射材料の投入方向１２とが平行
だからである。
【００１１】しかし、図３に示す実施の形態にかかるプ
ラズマ溶射のように、電極２９によって励起される溶射
フレーム３１の方向３２に対して、溶射材料（混合粉
末）３３を投入口３４から角度を付けた方向３５で投入
する場合、Ａｌ系材料とＦｅ系材料との分離現象が発生
する。Ａｌ系材料とＦｅ系材料とは比重が大きく違って
おり、粉末供給ガスによって得られる運動量も異なる。
これによって溶射フレーム３１上での各々の材料の軌道
が変わり、溶射フレーム３１中で分離現象が発生するこ
ととなる。これは溶射ガン３０の出口３０Ａを始点とし
て距離が離れれば離れる程顕著となる。本願発明者らが
検討した結果、溶射距離が５０ｍｍを越えると分離現象
の影響が大きくなることが判明した。すなわち、溶射フ
レームに対し混合粉末を角度を付けて溶射ガン内で投入
する場合、溶射距離を５０ｍｍ以下とすることが好適で
ある。
ラズマ溶射のように、電極２９によって励起される溶射
フレーム３１の方向３２に対して、溶射材料（混合粉
末）３３を投入口３４から角度を付けた方向３５で投入
する場合、Ａｌ系材料とＦｅ系材料との分離現象が発生
する。Ａｌ系材料とＦｅ系材料とは比重が大きく違って
おり、粉末供給ガスによって得られる運動量も異なる。
これによって溶射フレーム３１上での各々の材料の軌道
が変わり、溶射フレーム３１中で分離現象が発生するこ
ととなる。これは溶射ガン３０の出口３０Ａを始点とし
て距離が離れれば離れる程顕著となる。本願発明者らが
検討した結果、溶射距離が５０ｍｍを越えると分離現象
の影響が大きくなることが判明した。すなわち、溶射フ
レームに対し混合粉末を角度を付けて溶射ガン内で投入
する場合、溶射距離を５０ｍｍ以下とすることが好適で
ある。
【００１２】この理由を考察する。一方のＦｅ系材料の
方は比重が大きく、溶射フレーム３１を突き抜けやすい
傾向がある。したがって、プラスマフレームは図３に示
すような分布を取りやすい。すなわち、溶射粉末投入口
３４側のフレーム３６内はＡｌ系材料の比率が高く、投
入口３４に対して反対側のフレーム３７はＦｅ系材料の
比率が高くなる。中間のフレーム３８は混合している。
これにより、５０ｍｍ（Ｄ１）を越える溶射距離の領域
（Ｄ１を越える溶射距離Ｄ２の領域）では、溶射ガン３
０の移動方向により皮膜の内部構造が変わり、基材界面
にＡｌ系材料の比率が高い層が形成したり、逆にＦｅ系
材料の比率が高い層が形成したりする。
方は比重が大きく、溶射フレーム３１を突き抜けやすい
傾向がある。したがって、プラスマフレームは図３に示
すような分布を取りやすい。すなわち、溶射粉末投入口
３４側のフレーム３６内はＡｌ系材料の比率が高く、投
入口３４に対して反対側のフレーム３７はＦｅ系材料の
比率が高くなる。中間のフレーム３８は混合している。
これにより、５０ｍｍ（Ｄ１）を越える溶射距離の領域
（Ｄ１を越える溶射距離Ｄ２の領域）では、溶射ガン３
０の移動方向により皮膜の内部構造が変わり、基材界面
にＡｌ系材料の比率が高い層が形成したり、逆にＦｅ系
材料の比率が高い層が形成したりする。
【００１３】発明の実施の形態（その２） 先に述べたように、溶射フレーム中の分離現象は、混合
粉末溶射では避けられない現象であり、溶射距離が５０
ｍｍを越える場合、溶射ガンの移動方向により皮膜の内
部構造が変わってしまう。そこで、溶射ガンの移動方向
を限定し、基材界面にＡｌ系材料比率の高い層を形成
し、次に混合層、最後にＦｅ系材料比率の高い層を形成
することとしたのが本実施の形態である。Ａｌ系材料と
Ｆｅ系材料の混合溶射は、比較的温度の高い環境下で用
いられるＡｌ合金部品の耐摩耗性皮膜（例えば、シリン
ダ、ピストン等）として用いられる。それはＡｌ系材料
を混合することで、Ａｌ合金基材と熱膨張率を近くする
ことが大きな要因となっている。しかし、混合溶射にお
いて、Ａｌ合金基材界面にＦｅ系材料比率の高い層を形
成してはＡｌ系材料を混合する意味が薄れ、なおかつ、
表面付近でＡｌ系材料の比率が高くなり、目的の耐摩耗
性を得ることができなくなってしまう。そこで、溶射ガ
ンの移動方向を限定し、Ａｌ合金基材界面にＡｌ系材料
比率の高い層を形成して熱膨張率を低く押さえ、かつ表
層ではＦｅ系材料の比率を高くすると理想的なＡｌ系材
料−Ｆｅ系材料混合皮膜が得られる。
粉末溶射では避けられない現象であり、溶射距離が５０
ｍｍを越える場合、溶射ガンの移動方向により皮膜の内
部構造が変わってしまう。そこで、溶射ガンの移動方向
を限定し、基材界面にＡｌ系材料比率の高い層を形成
し、次に混合層、最後にＦｅ系材料比率の高い層を形成
することとしたのが本実施の形態である。Ａｌ系材料と
Ｆｅ系材料の混合溶射は、比較的温度の高い環境下で用
いられるＡｌ合金部品の耐摩耗性皮膜（例えば、シリン
ダ、ピストン等）として用いられる。それはＡｌ系材料
を混合することで、Ａｌ合金基材と熱膨張率を近くする
ことが大きな要因となっている。しかし、混合溶射にお
いて、Ａｌ合金基材界面にＦｅ系材料比率の高い層を形
成してはＡｌ系材料を混合する意味が薄れ、なおかつ、
表面付近でＡｌ系材料の比率が高くなり、目的の耐摩耗
性を得ることができなくなってしまう。そこで、溶射ガ
ンの移動方向を限定し、Ａｌ合金基材界面にＡｌ系材料
比率の高い層を形成して熱膨張率を低く押さえ、かつ表
層ではＦｅ系材料の比率を高くすると理想的なＡｌ系材
料−Ｆｅ系材料混合皮膜が得られる。
【００１４】先述したようにフレーム内の溶射粉末投入
側は、Ａｌ系材料比率が高いため（図３）、この部分の
フレームが基材に先に到達するように溶射ガンを移動さ
せれば良い。すなわち、図４のように、溶射ガン３０を
溶射粉末投入口側３４の方向に移動させて皮膜を形成す
ると良い。この溶射ガン３０のように溶射粉末投入口側
３４から反対側にかけて、Ａｌ系粒子の多い領域３６、
混合領域３８、Ｆｅ系粒子の多い領域３７の順にフレー
ム４５内の粒子が分布する。そこで、溶射ガン３０を溶
射粉末投入口側３４の方向４６に移動させて皮膜を形成
すると、基材、Ａｌ系材料の比率が高い領域、混合領
域、Ｆｅ系材料の比率が高い領域といった理想的な皮膜
が形成される。なお、図５に示すように基材５１の上を
始点５０から軌跡５２のようにラダリングすることがで
きる。
側は、Ａｌ系材料比率が高いため（図３）、この部分の
フレームが基材に先に到達するように溶射ガンを移動さ
せれば良い。すなわち、図４のように、溶射ガン３０を
溶射粉末投入口側３４の方向に移動させて皮膜を形成す
ると良い。この溶射ガン３０のように溶射粉末投入口側
３４から反対側にかけて、Ａｌ系粒子の多い領域３６、
混合領域３８、Ｆｅ系粒子の多い領域３７の順にフレー
ム４５内の粒子が分布する。そこで、溶射ガン３０を溶
射粉末投入口側３４の方向４６に移動させて皮膜を形成
すると、基材、Ａｌ系材料の比率が高い領域、混合領
域、Ｆｅ系材料の比率が高い領域といった理想的な皮膜
が形成される。なお、図５に示すように基材５１の上を
始点５０から軌跡５２のようにラダリングすることがで
きる。
【００１５】
【実施例】実施例１ Ａｌ系材料とＦｅ系材料の混合皮膜の均一性を評価する
ために、一つの粉末供給装置にＡｌ系材料として過共晶
ＡｌＳｉ合金粉末とＦｅ系材料として白鋳鉄を混合した
粉末を投入して溶射した試料１を作製した。また、二つ
の粉末供給装置に、過共晶ＡｌＳｉ合金粉末と白鋳鉄と
を各々投入して個々に制御して送給した試料２を作製し
た。装置としては図６に示すものを用いた。試料２では
溶射ガン６０入口で混合するために、Ｙ字管６２を用い
た。図中６１は基材、６３は粉末投入口である。試料
１、２共に過共晶ＡｌＳｉ合金−８０ｗｔ％（約６０容
積％）白鋳鉄となるように粉末を配合した。表１に共通
の溶射条件を示す。表２に試料１溶射用条件を、表３に
試料２用溶射条件を示す。試料はそれぞれ１０個作製
し、１個目と１０個目の皮膜断面のＡｌ面積率からＡｌ
容積比を計算で求めた。計算結果を表４に示す。
ために、一つの粉末供給装置にＡｌ系材料として過共晶
ＡｌＳｉ合金粉末とＦｅ系材料として白鋳鉄を混合した
粉末を投入して溶射した試料１を作製した。また、二つ
の粉末供給装置に、過共晶ＡｌＳｉ合金粉末と白鋳鉄と
を各々投入して個々に制御して送給した試料２を作製し
た。装置としては図６に示すものを用いた。試料２では
溶射ガン６０入口で混合するために、Ｙ字管６２を用い
た。図中６１は基材、６３は粉末投入口である。試料
１、２共に過共晶ＡｌＳｉ合金−８０ｗｔ％（約６０容
積％）白鋳鉄となるように粉末を配合した。表１に共通
の溶射条件を示す。表２に試料１溶射用条件を、表３に
試料２用溶射条件を示す。試料はそれぞれ１０個作製
し、１個目と１０個目の皮膜断面のＡｌ面積率からＡｌ
容積比を計算で求めた。計算結果を表４に示す。
【００１６】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【００１７】この結果より、二つの粉末供給装置を用い
た方が均一な皮膜が定常的に形成できることがわかる。
また、実験中は爆発等の問題は起きなかったが、量産時
のように取り扱う量が増える場合、その可能性は高くな
る。 過共晶ＡｌＳｉ合金： Al−20wt%Si −3.5wt%−1.2wt%
Mg−5wt%Fe 白鋳鉄： Fe−3.14wt%C−0.52wt%Si −0.49wt%Mn −0.
09wt%P−0.11wt%S
た方が均一な皮膜が定常的に形成できることがわかる。
また、実験中は爆発等の問題は起きなかったが、量産時
のように取り扱う量が増える場合、その可能性は高くな
る。 過共晶ＡｌＳｉ合金： Al−20wt%Si −3.5wt%−1.2wt%
Mg−5wt%Fe 白鋳鉄： Fe−3.14wt%C−0.52wt%Si −0.49wt%Mn −0.
09wt%P−0.11wt%S
【００１８】実施例２ 実施例１の試料２の作製方法のうち、溶射距離だけ５０
ｍｍと６０ｍｍに変更した試料３、４を作製した。溶射
粉末の投入方向とトラバース方向Ｂについては図６のよ
うに行った。溶射距離５０ｍｍ、６０ｍｍの場合のフレ
ームスポット幅Ｗを測定したところ、２８ｍｍと３４ｍ
ｍであり、溶射距離が離れるにしたがって、フレームス
ポット幅が広がって来ていることがわかる。試料３、４
の断面写真（×２００）を図７、８に示す。図７、８は
試料をナイタール腐食液でエッチングした状態で撮影し
たため、写真中黒色部分が白鋳鉄層で白色部分が過共晶
合金層である。図７、８を比べると、図７は白色と黒色
が均一に分散しているのに対し、図８は基材界面付近に
黒色部分、皮膜表面側に白色部分が多いことがわかる。
したがって、溶射距離５０ｍｍの範囲までは、ＡｌとＦ
ｅの比重差の影響による分離現象が目だたず、実用上問
題がないことが了解される。
ｍｍと６０ｍｍに変更した試料３、４を作製した。溶射
粉末の投入方向とトラバース方向Ｂについては図６のよ
うに行った。溶射距離５０ｍｍ、６０ｍｍの場合のフレ
ームスポット幅Ｗを測定したところ、２８ｍｍと３４ｍ
ｍであり、溶射距離が離れるにしたがって、フレームス
ポット幅が広がって来ていることがわかる。試料３、４
の断面写真（×２００）を図７、８に示す。図７、８は
試料をナイタール腐食液でエッチングした状態で撮影し
たため、写真中黒色部分が白鋳鉄層で白色部分が過共晶
合金層である。図７、８を比べると、図７は白色と黒色
が均一に分散しているのに対し、図８は基材界面付近に
黒色部分、皮膜表面側に白色部分が多いことがわかる。
したがって、溶射距離５０ｍｍの範囲までは、ＡｌとＦ
ｅの比重差の影響による分離現象が目だたず、実用上問
題がないことが了解される。
【００１９】本実施例の皮膜形成方法は図６で示したよ
うに、粉末投入口６３とは反対側に溶射ガン３０をトラ
バース（動かす）した。したがって、分離現象が目だつ
領域で溶射した場合、図８のように、先に白鋳鉄（黒色
部分）の比率が高い基材６１の表面を覆い、次いで、混
合領域、過共晶ＡｌＳｉ合金（白色部分）の比率が高い
領域と層を形成しており、理想状態である（基材６１、
Ａｌ系材料の比率が高い領域、混合領域、Ｆｅ系材料の
比率が高い領域）とは逆に形成されていることがわか
る。すなわち、粉末投入口側６３に向かって溶射ガン６
０を移動させることが良い。
うに、粉末投入口６３とは反対側に溶射ガン３０をトラ
バース（動かす）した。したがって、分離現象が目だつ
領域で溶射した場合、図８のように、先に白鋳鉄（黒色
部分）の比率が高い基材６１の表面を覆い、次いで、混
合領域、過共晶ＡｌＳｉ合金（白色部分）の比率が高い
領域と層を形成しており、理想状態である（基材６１、
Ａｌ系材料の比率が高い領域、混合領域、Ｆｅ系材料の
比率が高い領域）とは逆に形成されていることがわか
る。すなわち、粉末投入口側６３に向かって溶射ガン６
０を移動させることが良い。
【００２０】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、低コストでＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合皮膜を形成することができ、かつ量産においても定常
的に均一な混合皮膜が得られ、生産性が高く、溶射フレ
ーム中で発生する混合粉末の分離現象にも対応できるよ
うにしたＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法
が提供される。
明によれば、低コストでＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合皮膜を形成することができ、かつ量産においても定常
的に均一な混合皮膜が得られ、生産性が高く、溶射フレ
ーム中で発生する混合粉末の分離現象にも対応できるよ
うにしたＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法
が提供される。
【図１】本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合粉末溶射方法の一実施の形態を説明する概念図であ
る。
合粉末溶射方法の一実施の形態を説明する概念図であ
る。
【図２】本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合粉末溶射方法に使用する溶射ガンの一実施の形態を説
明する部分断面図である。
合粉末溶射方法に使用する溶射ガンの一実施の形態を説
明する部分断面図である。
【図３】本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合粉末溶射方法に使用する溶射ガンの他の実施の形態を
説明する断面図である。
合粉末溶射方法に使用する溶射ガンの他の実施の形態を
説明する断面図である。
【図４】本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合粉末溶射方法の一実施の形態について、溶射ガンの移
動態様を説明する概念図である。
合粉末溶射方法の一実施の形態について、溶射ガンの移
動態様を説明する概念図である。
【図５】本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合粉末溶射方法の一実施の形態について、溶射ガンの移
動態様を説明する概念図である。
合粉末溶射方法の一実施の形態について、溶射ガンの移
動態様を説明する概念図である。
【図６】本発明にかかるＡｌ系材料とＦｅ系材料との混
合粉末溶射方法に使用する溶射ガンの他の実施の形態を
説明する断面図である。
合粉末溶射方法に使用する溶射ガンの他の実施の形態を
説明する断面図である。
【図７】Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末を溶射し
て得られた皮膜の断面を示す２００倍の顕微鏡写真であ
る。
て得られた皮膜の断面を示す２００倍の顕微鏡写真であ
る。
【図８】Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末を溶射し
て得られた皮膜の断面を示す２００倍の顕微鏡写真であ
る。
て得られた皮膜の断面を示す２００倍の顕微鏡写真であ
る。
【図９】従来のＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶
射方法を説明する概念図である。
射方法を説明する概念図である。
【図１０】従来の方法によって溶射される混合粉末の挙
動を示す概念図である。
動を示す概念図である。
１ 溶射ガン ２ Ａｌ系材料 ３ Ｆｅ系材料 ４、５ 粉末供給装置 １１ 溶射フレーム １２ 溶射材料の投入方向 １４ 溶射フレームの方向 ２９ 電極 ３０ 溶射ガン ３１ 溶射フレーム ３２ 溶射フレームの方向 ３３ 溶射材料 ３４ 投入口 ３５ 投入方向 ４５ 溶射フレーム ４６ 溶射ガンの移動方向 ５０ 始点 ５１ 基材 ５２ 軌跡 ６０ 溶射ガン ６１ 基材 ６２ Ｙ字管 ６３ 粉末投入口 Ｂ トラバース方向 Ｗ フレームスポット幅 １０１ 混合粉末 １０２ Ａｌ系材料 １０３ Ｆｅ系材料 １０４ 粉末供給装置 １０５ 溶射ガン １１０、１１１ 振動
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ系材料とＦｅ系材料とを各々別の粉
末供給装置を用いて溶射ガンに供給することを特徴とす
るＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法。 - 【請求項２】 溶射距離を５０ｍｍ以内とすることを特
徴とするＡｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方
法。 - 【請求項３】 溶射距離が５０ｍｍ以上で溶射フレーム
に対して角度を付けて溶射材料を投入する場合におい
て、溶射ガンを溶射粉末投入口側に向けて移動させ、皮
膜を形成するようにしたことを特徴とするＡｌ系材料と
Ｆｅ系材料との混合粉末溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8494398A JPH11264061A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8494398A JPH11264061A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11264061A true JPH11264061A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13844744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8494398A Pending JPH11264061A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | Ａｌ系材料とＦｅ系材料との混合粉末溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11264061A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544597B2 (en) | 2000-06-21 | 2003-04-08 | Suzuki Motor Corporation | Mixed powder thermal spraying method |
| JP2006002253A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Caterpillar Inc | 複合粉末および耐摩損皮膜 |
| WO2008058503A2 (de) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum ermitteln des anteils an polyester in einem multikomponentenpulver bei einem thermischen spritzen, verfahren zum beschichten oder ausbessern eines gegenstands mittels thermischen spritzens und vorrichtung zum thermischen spritzen |
| US20100189995A1 (en) * | 2007-07-18 | 2010-07-29 | Alcan Technology & Management Ag | Duplex-aluminium material based on aluminium with a first phase and a second phase and method for producing the duplex-aluminium material |
-
1998
- 1998-03-16 JP JP8494398A patent/JPH11264061A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6544597B2 (en) | 2000-06-21 | 2003-04-08 | Suzuki Motor Corporation | Mixed powder thermal spraying method |
| DE10129868B4 (de) * | 2000-06-21 | 2006-07-27 | Suzuki Motor Corp., Hamamatsu | Thermisches Spritzverfahren mit Mischpulver |
| JP2006002253A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Caterpillar Inc | 複合粉末および耐摩損皮膜 |
| WO2008058503A2 (de) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum ermitteln des anteils an polyester in einem multikomponentenpulver bei einem thermischen spritzen, verfahren zum beschichten oder ausbessern eines gegenstands mittels thermischen spritzens und vorrichtung zum thermischen spritzen |
| WO2008058503A3 (de) * | 2006-11-15 | 2009-07-09 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum ermitteln des anteils an polyester in einem multikomponentenpulver bei einem thermischen spritzen, verfahren zum beschichten oder ausbessern eines gegenstands mittels thermischen spritzens und vorrichtung zum thermischen spritzen |
| US20100189995A1 (en) * | 2007-07-18 | 2010-07-29 | Alcan Technology & Management Ag | Duplex-aluminium material based on aluminium with a first phase and a second phase and method for producing the duplex-aluminium material |
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