JPH11286768A - Wear resistant coating material and wear resistant-coating method - Google Patents
Wear resistant coating material and wear resistant-coating methodInfo
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- JPH11286768A JPH11286768A JP10107049A JP10704998A JPH11286768A JP H11286768 A JPH11286768 A JP H11286768A JP 10107049 A JP10107049 A JP 10107049A JP 10704998 A JP10704998 A JP 10704998A JP H11286768 A JPH11286768 A JP H11286768A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、耐摩耗コーティ
ング材料および耐摩耗コーティング方法に関し、ガスタ
ービンのコンプレッサやタービンの動翼の先端などの耐
摩耗性コーティングとして好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wear-resistant coating material and a wear-resistant coating method, and is suitable as a wear-resistant coating for a gas turbine compressor or a tip of a turbine blade.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ガスタービンのコンプレッサの動翼やタ
ービンの動翼の先端は、ケーシングなどとの摩擦が生じ
る場合があることから、耐摩耗コーティングが施されて
いる。2. Description of the Related Art A tip of a moving blade of a compressor of a gas turbine or a moving blade of a turbine is coated with a wear-resistant coating since friction with a casing may occur.
【０００３】このような耐摩耗コーティグに用いられる
コーティング材料としては、これまでアルミナやジルコ
ニア等が用いられ、溶射被膜を形成することで耐摩耗コ
ーティグとしていた。[0003] As a coating material used for such a wear-resistant coating, alumina, zirconia, or the like has hitherto been used, and a thermal-sprayed film has been formed to provide a wear-resistant coating.
【０００４】さらに、最近では、一層の高温条件下での
使用も可能な耐摩耗材料としてダイヤモンドに代わる超
硬材料であるボロンナイトライド（ｃ−ＢＮ）を用いる
ことが考えられている。Further, recently, it has been considered to use boron nitride (c-BN), which is a super-hard material instead of diamond, as a wear-resistant material that can be used even under higher temperature conditions.
【０００５】ところが、ボロンナイトライドは、プラズ
マ溶射などで溶射して耐摩耗コーティングを行おうとす
ると、溶射に伴う熱で分解してしまい直接溶射すること
が出来ず、しかも母材との密着性も悪いことから、例え
ば図３に示すように、母材１の表面にボロンナイトライ
ド３が混合したニッケルメッキ２などを施し、このニッ
ケルメッキ層２の上に、合金４を混合した粉末を用いた
溶射被膜を形成したのち、この溶射被膜を加熱して合金
４部分を溶かしてボロンナイトライド３が表面に出る状
態にして耐摩耗コーティングとしていた。However, when boron nitride is sprayed by plasma spraying or the like to form an abrasion-resistant coating, it is decomposed by the heat generated by the spraying and cannot be directly sprayed. For example, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, nickel plating 2 mixed with boron nitride 3 was applied to the surface of the base material 1, and a powder mixed with alloy 4 was used on the nickel plating layer 2. After the thermal spray coating was formed, the thermal spray coating was heated to melt the alloy 4 and leave the boron nitride 3 on the surface to form a wear-resistant coating.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このような合金４を混
合したボロンナイトライド３の粉末を用いて溶射被膜を
形成した場合には、高温にさらされると、合金４が酸化
してしまうため、高温環境下での耐摩耗コーティングと
して充分な性能を得ることができないという問題があ
る。When a thermal spray coating is formed using a powder of boron nitride 3 mixed with such an alloy 4, the alloy 4 is oxidized when exposed to a high temperature. There is a problem that sufficient performance cannot be obtained as a wear-resistant coating in a high-temperature environment.
【０００７】また、従来法では、ボロンナイトライドで
耐摩耗コーティングを行おうとすると、工程も多く、簡
単に溶射被膜を得ることが出来ないという問題もある。Further, in the conventional method, there is a problem in that when abrasion-resistant coating is performed with boron nitride, a large number of steps are required, and a sprayed coating cannot be easily obtained.
【０００８】この発明は、かかる従来技術の有する課題
に鑑みてなされたもので、高温での耐摩耗性に優れたボ
ロンナイトライドを用いてコーティグすることができる
耐摩耗コーティング材料および耐摩耗コーティング方法
を提供しようとするものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has a wear-resistant coating material and a wear-resistant coating method that can be coated with boron nitride having excellent wear resistance at high temperatures. It is intended to provide.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するこの
発明の請求項１記載の耐摩耗コーテイング材料は、ボロ
ンナイトライド粒子をアルミナまたはジルコニア系セラ
ミックスの微粉末で覆ってなることを特徴とするもので
ある。According to a first aspect of the present invention, there is provided a wear-resistant coating material comprising boron nitride particles covered with alumina or zirconia ceramic fine powder. Things.
【００１０】この耐摩耗コーテイング材料によれば、単
体では熱で分解してしまうボロンナイトライド（ｃ−Ｂ
Ｎ）の粒子の周りをアルミナまたはジルコニア系セラミ
ックスの微粉末をバインダとして覆うようにしており、
このコーティング材料を用いて溶射するようにし、これ
らバインダでボロンナイトライドを保護するとともに、
このバインダが溶けることで母材表面に付着し、同時に
ボロンナイトライドも付着させてコーティング被膜とす
ることができるようになる。According to this wear-resistant coating material, boron nitride (c-B
Around the particles of N), a fine powder of alumina or zirconia ceramics is covered as a binder,
This coating material is used for thermal spraying, and while protecting boron nitride with these binders,
When the binder is melted, the binder adheres to the surface of the base material and, at the same time, boron nitride is also adhered to form a coating film.
【００１１】また、この発明の請求項２記載の耐摩耗コ
ーティング方法は、母材表面に耐摩耗性のボロンナイト
ライドをコーティングするに際し、母材表面に、アルミ
ナまたはジルコニア系セラミックスの微粉末で覆われた
ボロンナイトライド粒子を溶射し、アルミナまたはジル
コニア系セラミックスの溶射被膜上にボロンナイトライ
ドの溶射被膜を形成するようにしたことを特徴とするも
のである。According to a second aspect of the present invention, in the method of coating abrasion resistant boron nitride on the surface of the base material, the surface of the base material is covered with fine powder of alumina or zirconia ceramic. The sprayed boron nitride particles are sprayed to form a sprayed coating of boron nitride on the sprayed coating of alumina or zirconia ceramics.
【００１２】この耐摩耗コーティング構造によれば、ボ
ロンナイトライドの粒子の表面にバインダとなるアルミ
ナまたはジルコニア系セラミックスの微粉末で覆われた
溶射材料を用いて溶射するようにしており、アルミナま
たはジルコニア系セラミックスの微粉末で覆うことでボ
ロンナイトライドの熱による分解を避け、アルミナまた
はジルコニア系セラミックスの微粉末が溶けて付着した
上にボロンナイトライドの溶射被膜を形成するように
し、簡単に耐摩耗コーティングができるようにしてい
る。According to this wear-resistant coating structure, the thermal spraying is performed by using a thermal spray material in which the surface of the boron nitride particles is covered with fine powder of alumina or zirconia ceramics as a binder. Covering with fine powder of ceramics avoids decomposition of boron nitride due to heat, and forms a sprayed coating of boron nitride on the fine powder of alumina or zirconia ceramics that melts and adheres, making it easy to wear. Coating is available.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面に基づき詳細に説明する。図１は、この発明
の耐摩耗コーティング材料の一実施の形態にかかる溶射
前後の状態の断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a wear-resistant coating material according to an embodiment of the present invention before and after thermal spraying.
【００１４】この耐摩耗コーティング材料１０は、ダイ
ヤモンドに代わる超硬材料である立方晶のボロンナイト
ライド（ｃ−ＢＮ）をプラズマ溶射等でコーティングで
きるようにした溶射材料である。The wear-resistant coating material 10 is a thermal spray material capable of coating cubic boron nitride (c-BN), which is a super-hard material instead of diamond, by plasma spraying or the like.
【００１５】通常、ボロンナイトライドは、プラズマ溶
射等で熱を加えると、分解してしまいそのままで溶射す
ることは不可能である。Normally, boron nitride decomposes when heat is applied by plasma spraying or the like and cannot be sprayed as it is.
【００１６】そこで、この発明の耐摩耗コーティング材
料１０では、ボロンナイトライド１１の粒子表面をアル
ミナ、あるいはジルコニア系セラミックス１２の微粉末
で覆ってある。Therefore, in the wear-resistant coating material 10 of the present invention, the particle surface of the boron nitride 11 is covered with fine powder of alumina or zirconia ceramics 12.
【００１７】この耐摩耗コーティング材料１０を構成す
るボロンナイトライド１１は、例えば直径が３０〜５０
μ程度のものが用いられ、このボロンナイトライド１１
の粒子表面を覆うアルミナまたはジルコニア系セラミッ
クスの微粉末は、例えば直径が１〜５μ程度のものが用
いられ、これらボロンナイトライド１１の粒子とアルミ
ナまたはジルコニア系セラミックスの微粉末１２とで構
成される耐摩耗コーティング材料１０は、直径が５０〜
１００μ程度としたものが用いられる。The boron nitride 11 constituting the wear-resistant coating material 10 has a diameter of, for example, 30 to 50.
μ is used, and the boron nitride 11
As the fine powder of alumina or zirconia ceramics covering the particle surfaces of, for example, those having a diameter of about 1 to 5 μm are used, and are composed of these boron nitride 11 particles and fine powder 12 of alumina or zirconia ceramics. The wear-resistant coating material 10 has a diameter of 50 to
One having a size of about 100 μm is used.
【００１８】このような耐摩耗コーティング材料１０
は、スプレードライ法によって作ることができ、例えば
バインダとしてＰＶＡなどを用いて製作される。Such a wear-resistant coating material 10
Can be made by a spray-dry method, for example, using PVA or the like as a binder.
【００１９】次に、このようなボロンナイトライド（ｃ
−ＢＮ）１１を微粉末のアルミナまたはジルコニア系セ
ラミックス１２で覆った耐摩耗コーティング材料１０を
用いて行う耐摩耗コーティング方法について説明する。Next, such a boron nitride (c)
-BN) 11 will be described with reference to a wear-resistant coating method using a wear-resistant coating material 10 in which fine powder alumina or zirconia-based ceramics 12 is covered.
【００２０】この耐摩耗コーティング方法では、上記の
ボロンナイトライド（ｃ−ＢＮ）１１を微粉末のアルミ
ナまたはジルコニア系セラミックス１２で覆った耐摩耗
コーティング材料１０を用いることから、プラズマ溶射
法を用いることができる。In this wear-resistant coating method, a plasma spraying method is used since the wear-resistant coating material 10 in which the boron nitride (c-BN) 11 is covered with fine alumina or zirconia ceramics 12 is used. Can be.
【００２１】そして、これまでのプラズマ溶射法と同様
にして、原料粉末として耐摩耗コーティング材料１０を
用いる。Then, the wear-resistant coating material 10 is used as a raw material powder in the same manner as in the conventional plasma spraying method.
【００２２】すると、ボロンナイトライド１１がアルミ
ナまたはジルコニア系セラミックスの微粉末１２で覆わ
れているので、溶射に伴う高温下ではボロンナイトライ
ド１１の外側を覆う微粉末１２が溶けるとともに、これ
が母材１に付着し、同時にボロンナイトライド１１も付
着される。Then, since the boron nitride 11 is covered with the fine powder 12 of alumina or zirconia ceramics, the fine powder 12 covering the outside of the boron nitride 11 is melted at a high temperature associated with thermal spraying, and 1 and at the same time, boron nitride 11 is also attached.
【００２３】このようなプラズマ溶射では、外側を覆う
微粉末１２が溶けることで、ボロンナイトライド１１の
高温での分解が抑えられるとともに、溶けた外側の微粉
末が母材１の表面に付着してバインダ１３として機能
し、溶射されるボロンナイトライド１１を付着させるこ
とができ、このバインダ１３としての微粉末を介してボ
ロンナイトライド１１の強固なコーティング被膜を形成
することができる。In such plasma spraying, the fine powder 12 covering the outside is melted, so that the decomposition of the boron nitride 11 at a high temperature is suppressed, and the melted fine powder adheres to the surface of the base material 1. As a result, the boron nitride 11 to be sprayed can be adhered, and a strong coating film of the boron nitride 11 can be formed via the fine powder as the binder 13.
【００２４】したがって、このような耐摩耗コーティン
グ方法によれば、従来のアルミナやジルコニア系セラミ
ックス単体の溶射被膜よりもボロンナイトライドによる
高硬度の耐摩耗コーティング被膜を得ることができる。Therefore, according to such a wear-resistant coating method, it is possible to obtain a wear-resistant coating film of boron nitride having a higher hardness than that of a conventional spray coating of alumina or zirconia-based ceramics alone.
【００２５】また、プラズマ溶射法を適用できるので、
従来のＮi メッキ層などの下地処理の必要がなく、簡単
にボロンナイトライドによる溶射被膜を得ることができ
るとともに、ボロンナイトライドに合金を混合した粉末
を用いた溶射被膜のように高温下での合金の酸化の問題
もない。Further, since the plasma spraying method can be applied,
A spray coating of boron nitride can be easily obtained without the necessity of a base treatment such as a conventional Ni plating layer, and at a high temperature, such as a spray coating using a powder obtained by mixing an alloy with boron nitride. There is no problem of oxidation of the alloy.
【００２６】なお、上記実施の形態では、母材表面に直
接耐摩耗コーティング材料をプラズマ溶射するようにし
たが、母材表面にＮi 合金の溶射などの下地処理を行っ
た後、プラズマ溶射するようにしても良い。In the above embodiment, the abrasion-resistant coating material is directly plasma-sprayed on the surface of the base material. However, the base material is subjected to a base treatment such as spraying of a Ni alloy and then plasma-sprayed. You may do it.
【００２７】また、溶射法としてもプラズマ溶射法に限
らず、他の溶射法を用いることもできる。The spraying method is not limited to the plasma spraying method, and other spraying methods can be used.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上、一実施の形態とともに詳細に説明
したように、この発明の請求項１記載の耐摩耗コーテイ
ング材料によれば、単体では熱で分解してしまうボロン
ナイトライド（ｃ−ＢＮ）の粒子の周りをアルミナまた
はジルコニア系セラミックスの微粉末をバインダとして
覆うようにしたので、このコーティング材料を用いて溶
射する場合に、これらバインダでボロンナイトライドを
保護することができるとともに、このバインダが溶ける
ことで母材表面に付着し、同時にボロンナイトライドも
付着させることができ、強固なコーティング被膜を得る
ことができる。As described above in detail together with one embodiment, according to the wear-resistant coating material according to the first aspect of the present invention, boron nitride (c-BN) which is decomposed by heat when used alone. ) Is covered with a fine powder of alumina or zirconia ceramics as a binder, so that when performing thermal spraying using this coating material, boron nitride can be protected by the binder, and the binder can be protected by the binder. Is melted, thereby adhering to the surface of the base material and, at the same time, adhering boron nitride, whereby a strong coating film can be obtained.
【００２９】また、この発明の請求項２記載の耐摩耗コ
ーティング方法によれば、ボロンナイトライドの粒子の
表面にバインダとなるアルミナまたはジルコニア系セラ
ミックスの微粉末で覆われた溶射材料を用いて溶射する
ようにしたので、アルミナまたはジルコニア系セラミッ
クスの微粉末で覆うことでボロンナイトライドの熱によ
る分解を避け、アルミナまたはジルコニア系セラミック
スの微粉末が溶けて母材上に付着した上にさらにボロン
ナイトライドの溶射被膜を付着させることができ、簡単
にボロンナイトライドによる耐摩耗コーティングを行う
ことができる。According to the abrasion-resistant coating method of the second aspect of the present invention, thermal spraying is performed by using a thermal spray material in which the surface of boron nitride particles is covered with fine powder of alumina or zirconia ceramics as a binder. Therefore, covering with fine powder of alumina or zirconia ceramics avoids the decomposition of boron nitride due to heat. The thermal spray coating of the ride can be adhered, and the wear resistant coating with boron nitride can be easily performed.
【図１】この発明の耐摩耗コーティング材料の一実施の
形態にかかる溶射前後の状態の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a wear-resistant coating material according to an embodiment of the present invention before and after thermal spraying.
【図２】この発明の耐摩耗コーティング方法の一実施の
形態にかかる溶射被膜の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a thermal spray coating according to an embodiment of the wear-resistant coating method of the present invention.
【図３】従来のボロンナイトライドを用いた耐摩耗コー
ティングの工程断面図である。FIG. 3 is a process cross-sectional view of a conventional wear-resistant coating using boron nitride.
１０ 耐摩耗コーティング材料 １１ ボロンナイトライド（ｃ−ＢＮ） １２ アルミナまたはジルコニア系セラミックスの微粉
末 １３ バインダ １ 母材DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Abrasion resistant coating material 11 Boron nitride (c-BN) 12 Fine powder of alumina or zirconia ceramics 13 Binder 1 Base metal
Claims (2)
はジルコニア系セラミックスの微粉末で覆ってなること
を特徴とする耐摩耗コーテイング材料。1. A wear-resistant coating material comprising boron nitride particles covered with fine powder of alumina or zirconia ceramics.
ドをコーティングするに際し、母材表面に、アルミナま
たはジルコニア系セラミックスの微粉末で覆われたボロ
ンナイトライド粒子を溶射し、アルミナまたはジルコニ
ア系セラミックスの溶射被膜上にボロンナイトライドの
溶射被膜を形成するようにしたことを特徴とする耐摩耗
コーティング方法。2. A method for coating a surface of a base material with wear-resistant boron nitride by spraying boron nitride particles covered with fine powder of alumina or zirconia ceramic on the surface of the base material. A wear-resistant coating method, wherein a sprayed coating of boron nitride is formed on a sprayed coating of ceramics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10107049A JPH11286768A (en) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | Wear resistant coating material and wear resistant-coating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10107049A JPH11286768A (en) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | Wear resistant coating material and wear resistant-coating method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11286768A true JPH11286768A (en) | 1999-10-19 |
Family
ID=14449228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10107049A Pending JPH11286768A (en) | 1998-04-02 | 1998-04-02 | Wear resistant coating material and wear resistant-coating method |
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