JPH11350107A - 高温耐摩耗性皮膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴｉＣ系サーメット材料のプラズマ溶射に
よる高温耐摩耗性皮膜の形成において、溶融粒子相互の
融合性を高めて皮膜の硬質粒子と金属マトリックスとの
結合を強化するとともに皮膜と基材界面との結合をより
密にすることによって、皮膜自体および基材に対する密
着強度に優れた高温耐摩耗性皮膜を形成し得る手段を提
供する。 【解決手段】 基材Ｗの表面にＴｉＣ系硬質粒子を含有
するサーメット材料をプラズマ溶射Ｐによって吹き付け
て高温耐摩耗性皮膜Ｍを形成するに当たり、上記の吹き
付けと同時に基材Ｗ表面の吹き付け位置Ｚにレーザビー
ムＬを照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種産業分野で使
用される様々な部材の高温耐摩耗性を必要とする表面
に、プラズマ溶射を利用して緻密な高温耐摩耗性皮膜を
形成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその課題】一般に、プラズマ溶射による
皮膜形成技術は、放電アークにアルゴンなどのキャリア
ガスを供給して高温のプラズマ噴流を発生させ、この噴
流中に硬質粒子含有金属の粉末を供給することにより、
当該材料を溶融あるいは半溶融状態として基材表面に吹
き付け、堆積させて皮膜を形成するものである。

【０００３】このようなプラズマ溶射方法は、他の溶射
方法に比べ、高融点材料の溶射が可能であって材料選択
の自由度が大きい上に、密着強度および密度の高い皮膜
が形成できるとともに熱源に起因した溶射材料の汚染が
なく、また高出力化によって時間当たりの溶射量を多く
して皮膜形成能率を高め得る利点がある。従って、この
プラズマ溶射による皮膜形成技術は、現在、製鋼分野で
のマッドガンノズル、連続焼鈍炉用ハースロール、溶融
亜鉛めっきラインの浴中ロール、製紙分野でのヤンキー
ドライヤロール、ワインダドラムドローロール、発電分
野や航空・宇宙分野におけるタービン翼、圧縮機、燃焼
器、一般産業分野での各種ガイドロール、スリーブやカ
ラーの如き摺動部品など多様な器材の表面に耐摩耗性、
耐熱性、耐腐食性などを付与するのに利用されている。

【０００４】しかしながら、従来のプラズマ溶射による
皮膜は、他の溶射方法によるものと比べれば皮膜の密着
性は優れているが、サーメット、セラミックスなどの高
融点材料の溶射では溶滴粒子間の結合が必ずしも十分で
なく、皮膜品質の一層の向上の妨げとなっている。

【０００５】特に、比較的高温での耐摩耗性に優れたＴ
ｉＣ系硬質粒子を含有するサーメット材料は、絞り成
形、バーリング成形などの板金加工工具、冷間鍛造工
具、切削加工治具などの耐摩耗性向上、焼き付き防止効
果が大きく、これらの表面加工用に多用されているが、
この種材料のプラズマ溶射では硬質粒子が３０００℃以
上の融点を示すことから比較的溶融し難く、また溶融領
域では高温下で分解し易い性質をもっており、従来の技
術では健全皮膜の形成が難しい状況にある。

【０００６】すなわち、硬質粒子が比較的大きく、また
プラズマエネルギーが比較的小さい場合には、ＴｉＣ粒
子の溶融が不十分となって粒子間及び皮膜・基材界面の
結合が十分図れないため、皮膜からの硬質粒子の脱落や
皮膜全体の摩耗を容易にする。また、エネルギーが過度
になると、ＴｉＣが溶融・蒸発するほか、基材成分の溶
射皮膜への拡散によって皮膜の軟化、耐熱性劣化などを
もたらし、皮膜の品質が著しく劣化する。皮膜の耐摩耗
性、耐熱性などは皮膜中のＴｉＣ系硬質粒子が多いほど
向上するが、皮膜の成膜はこれにつれてより困難とな
る。

【０００７】対応策の一つとして個々のＴｉＣ粒子の周
りをＮｉめっきした粉末材料を用いる方法も研究されて
いるが、製造コストの問題もあって広くは使われていな
い。また、プラズマ溶射皮膜の組織構造を改善する方法
として、皮膜表面部に金属や樹脂などを化学的、物理的
操作によって充填する方法や、溶射皮膜にレーザビーム
を照射して皮膜全体を再溶融させることによって皮膜の
緻密化や結合強化を図る方法が提案されているが、前者
の充填方法では、煩雑な操作を必要としてコスト上昇が
大きい弊害があるほか、現状ではＴｉＣ系サーメット皮
膜が多用される５００℃以上の高温に耐え得る樹脂は開
発されていない。また、後者のレーザ照射の方法では、
皮膜全体の緻密化や結合の強化が図れる反面、皮膜材料
の多くは基材よりも融点が高いことから、皮膜の再溶融
は基材の著しい温度上昇あるいは皮膜・基材界面部の比
較的広い領域を溶融させることになり、基材側化学元素
の皮膜内部への拡散によって硬さ、耐摩耗性、耐腐食性
などの皮膜物性の劣化を招く欠点がある。

【０００８】以上のように、従来のプラズマ溶射による
ＴｉＣ系サーメット皮膜の形成方法では、健全皮膜の安
定形成がなされない問題があった。

【０００９】本発明は、上述のような事情に鑑みて、Ｔ
ｉＣ系サーメット材料のプラズマ溶射による高温耐摩耗
性皮膜の形成において、溶融粒子相互の融合性を高めて
皮膜の硬質粒子と金属マトリックスとの結合を強化する
とともに皮膜と基材界面との結合をより密にすることに
よって、皮膜自体および基材に対する密着強度に優れた
高温耐摩耗性皮膜を形成し得る手段を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、まず従来のプラズマ溶射法による皮
膜の問題点について検討した結果、溶射された溶滴粒子
が飛散中の冷却や酸化によって固化膜を生じるため、溶
滴粒子が相互に融合せずに結合の弱い積層構造となり、
しかもそのような溶滴粒子が低温の基材表面に着床する
際にも冷却がさらに進行するため、皮膜の密着性が不十
分になり易いことが判明した。さらに、ＴｉＣ系サーメ
ット材料においては、Ｎｉ、Ｃｒなどのマトリックス金
属とＴｉＣ系硬質粒子との融点が大きく異なるために、
マトリックス金属が十分溶融しても硬質粒子はまったく
溶融しないか、周辺部がわずかに軟化する場合も考えら
れる。このような場合には、溶射時の基材表面での成膜
過程で未溶融の硬質粒子が溶融凝固（成膜）過程にある
マトリックス金属皮膜をブラスト研削する方向に寄与す
ることになって、成膜効率を大きく低下させるほか、皮
膜の密着性を阻害する結果になる。ＴｉＣはＮｉなどの
金属とはぬれ性が比較的よい関係にあるので、双方の溶
融条件が適正であれば、相互の結合が強固で基材との密
着性が良好な健全皮膜の形成は可能と考えられる。

【００１１】そこで、本発明者らは、プラズマ溶射され
た溶滴粒子間、溶滴粒子と基材表面との界面、マトリッ
クス金属と硬質粒子間のそれぞれの結合を強化する方法
を鋭意検討した結果、プラズマ溶射に際して溶射領域に
レーザビームを同時に照射する方法、すなわちプラズマ
・レーザ複合溶射法が有効であることを見出し、本発明
をなすに至った。

【００１２】請求項１に係る発明の高温耐摩耗性皮膜の
形成方法は、基材表面にＴｉＣ系硬質粒子を含有するサ
ーメット材料をプラズマ溶射により吹き付けて高温耐摩
耗性皮膜を形成するに当たり、この吹き付けと同時に基
材表面の吹き付け位置にレーザビームを照射することを
特徴とするものである。

【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
高温耐摩耗性皮膜の形成方法において、皮膜中のＴｉＣ
系析出物量が体積率２５％以上であることを特徴とする
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る高温耐摩耗
性皮膜の形成方法を示す模式図である。この図におい
て、Ｗはステンレス鋼板などよりなる基材であり、この
基材Ｗを図示矢印Ａのように移動させつつ、その表面に
ＴｉＣ系硬質粒子含有サーメットをプラズマ溶射Ｐによ
り連続的に溶射することによって、ＴｉＣ系硬質粒子含
有サーメットからなる高温耐摩耗性皮膜Ｍが形成されて
ゆくが、この溶射領域ＺにはレーザビームＬを同時照射
している。この高温耐摩耗性皮膜Ｍは、上記のプラズマ
・レーザ複合溶射を複数回にわたって重ねて行うことに
より、所要の膜厚に設定する。なお、プラズマ溶射Ｐと
レーザビームＬは、溶射領域Ｚで重ねるためにそれぞれ
の軸線を垂直線Ｓに対して角度α，βだけ傾けている
が、これらの角度α，βは任意に設定できる。

【００１５】上記の方法によれば、溶射されるＴｉＣ系
硬質粒子含有サーメット材料の溶滴粒子は、飛散中の冷
却や酸化（大気中溶射の場合）によって表面部に固化膜
を生じるが、この固化膜が溶射領域Ｚに照射されるレー
ザビームＬによって基材Ｗへの着床直前に瞬時に融解す
るため、着床した溶滴粒子は相互に溶融して連続した溶
融層を形成し、この溶融層中に硬質粒子が均一に分散し
た状態になるとともに、気体の巻き込みも少なくなり、
溶融粒子と基材表面あるいは先に形成されている皮膜の
表面との結合が強固になる。さらに、形成された皮膜Ｍ
はＴｉＣ系の硬質粒子相（微細析出物）が均一に分散し
ていることからすぐれた高温耐摩耗性を発揮するものと
なる。しかして、レーザビームＬは上記の溶滴粒子の固
化膜を溶解できる程度の低いエネルギー密度に設定すれ
ばよく、これによって基材Ｗの表面や先に形成されてい
る皮膜Ｍの再溶融を回避できるから、表面性状などの皮
膜品質も良好なものとなし得る。

【００１６】本発明において溶射材料として使用するＴ
ｉＣ系硬質粒子含有サーメット材料の種類は、特に制約
はなく、Ｎｉ、Ｃｒなどの合金とのサーメット材料でも
よく、それらの元素にＳｉ、Ｂなどを添加した自溶性合
金とのサーメット材料でもよい。

【００１７】本発明においてはプラズマ溶射を大気中で
おこなうこともできるが、より好ましくはアルゴン、窒
素、ヘリウムなどの不活性（非酸化性）ガスで置換した
減圧雰囲気中で行うのがよい。プラズマ溶射のための装
置の構成やレーザビームＬを発生させるレーザ発振器の
種類や発振方法などについては、特に制約はない。ま
た、基材Ｗの表面上でのプラズマ溶射Ｚの移動は、基材
Ｗを移動させる代わりにプラズマ溶射Ｐおよびレーザビ
ームＬの出射装置側を移動させたり、この出射装置側の
移動と基材Ｗ側の移動との組み合わせによって行うよう
にしてもよい。

【００１８】本発明の方法でＴｉＣ系サーメット皮膜の
高温耐摩耗性能を最大限に発揮させるためのもっとも重
要なポイントは、ＴｉＣ系硬質粒子とマトリックス金属
との融合性である。プラズマ・レーザ複合溶射時に高融
点のＴｉＣ系粒子が溶融する時点では融点がより低いマ
トリックス金属は既に十分溶融しているので、マトリッ
クス構成元素のＮｉなどは硬質粒子の表面部のＴｉと相
互に拡散し合う。これによってＴｉＣ系硬質粒子はマト
リックス金属中に析出したような様相で均一分散する。
相互の結合を強固に保ちながら均一に分散するＴｉＣ系
粒子が多いほど皮膜の高温耐摩耗性は優れることになる
が、両者間の反応には溶射材料の粒度分布、プラズマ溶
射条件、レーザ照射条件、基材寸法などによって決まる
条件を適正に制御する必要がある。

【００１９】図２は、本発明に係る高温耐摩耗性皮膜の
形成方法を実施するプラズマ・レーザ複合溶射装置を示
す。この図２において、１は減圧チャンバーであり、密
閉状態として内部の雰囲気を前記不活性（非酸化性）ガ
スで置換し、外部に付設された真空ポンプ２によって所
要の真空度に設定できるようになっている。そして、こ
の減圧チャンバー１内には、台車３上に多関節ロボット
４とワーク支持台５とを搭載した溶射装置ユニット６が
収容されている。

【００２０】この溶射装置ユニット６の多関節ロボット
４は、台車３に固定された摺動基台７上に水平摺動自在
に載置されると共に、その垂直面内揺動自在なアーム４
ａの先端部にプラズマガン８とレーザガン９とが取付け
られており、レーザガン９には外部に設置されたＹＡＧ
レーザ装置１０より出射されるレーザ光が光ファイバー
１１を介して伝送されるようになっている。また、ワー
ク支持台５は、下部の回転テーブル５ａ上に加工テーブ
ル５ｂが設置され、この加工テーブル５ｂの前面に被加
工物である基材Ｗを取り付けるようになっている。そし
て、プラズマガン８とレーザガン９の向きは、プラズマ
溶射領域とレーザビーム照射領域とが基材Ｗの表面で重
なるように設定されている。１２は制御装置であって、
多関節ロボット４の水平移動及びアーム４ａの垂直面内
揺動、レーザ装置１０のオン・オフ及び出力調整、プラ
ズマガン８によるプラズマ溶射Ｐの出射・停止、レーザ
ガン９によるレーザビームＬの出射・停止、真空ポンプ
２のオン・オフなど、プラズマ・レーザ複合溶射に必要
な各部の作動制御を司るようになっている。

【００２１】上記構成のプラズマ・レーザ複合溶射装置
においては、前記不活性ガスで置換した減圧チャンバー
２内を所定の真空度に減圧した状態で、多関節ロボット
４の水平移動とアーム４ａの垂直面内揺動とによって溶
射領域を更新移動させつつ、基材Ｗの表面にプラズマガ
ン８より硬質粒子含有サーメットのプラズマ溶射Ｐを行
うと同時に、その溶射領域にレーザガン９よりレーザビ
ームＬを適性なエネルギー密度で照射することにより、
基材Ｗの表面に硬質粒子含有サーメット材料からなる耐
摩耗性皮膜を形成する。

【００２２】

〔溶射材料〕

サーメット材料Ａ…ＴｉＣ−１７Ｓ６（ＴｉＣ／Ｓ６の
重量比８３／１７） 注）Ｓ６；重量％でＣ0.97、Ｓｉ4.48、Ｃｒ16.81 、Ｆ
ｅ3.87、Ｂ3.35、残余Ｎｉの自溶合金 サーメット材料Ｂ…ＴｉＣ−４０Ｎｉ（ＴｉＣ／Ｎｉの
重量比６０／４０） 〔基材〕ＳＵＳ３０６Ｌ（縦６０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚
さ３ｍｍ）を脱脂後、皮膜形成表面をアルミナ（♯24 )
でブラスト処理したもの。

【００２３】実施例 図２に示される構成のプラズマ・レーザ複合溶射装置を
使用し、その減圧チャンバー１内を１００ＴｏｒｒのＡ
ｒガス減圧雰囲気とし、多関節ロボット４の水平移動と
アーム４ａの垂直面内揺動とによって溶射領域を速度５
０ｍｍ／秒、ピッチ４ｍｍで更新移動させつつ、下記の
プラズマ溶射条件及びレーザビーム照射条件において、
ワーク支持台５に取り付けた基材Ｗの表面に、プラズマ
ガン８によるサーメット材料Ａ及びＢのプラズマ溶射Ｐ
とレーザガン９によるレーザビームＬの照射とを同時に
行うことより厚さ１６０μｍの皮膜を形成した。

【００２４】 〔プラズマ溶射条件〕 プラズマ出力（電流−電圧）・・・・・・・６００Ａ、 ５８Ｖ メインガス（Ａｒ）送給量 ・・・・・・・６０リットル／分 アシストガス（Ｎ２）送給量・・・・・・・５リットル／分 溶射距離 ・・・・・・・・・・・・・・・１５０ｍｍ 粉末送給ガス量 ・・・・・・・・・・・・５リットル／分 粉末供給量（円盤回転数） ・・・・・・・１．０ｒｐｍ 〔レーザビーム照射条件〕 レーザの種類および波形 ・・・・・・・・ＹＡＧレーザの連続波形 レーザ出力 ・・・・・・・・・・・・・・０．５〜４．０ＫＷ 焦点はずし量 ・・・・・・・・・・・・・±０ｍｍ ビーム径 ・・・・・・・・・・・・・・・１１．２〜１６．０ｍｍ

【００２５】比較例 レーザビームＬの照射を行わず、プラズマ溶射Ｐのみで
溶射領域の移動速度を２５０ｍｍ／秒とした以外は、実
施例と同様にして皮膜を形成した。

【００２６】〔溶射皮膜の断面組織〕溶射皮膜組織の一
例として、ＴｉＣ−１７Ｓ６（サーメット材料Ａ）皮膜
の断面組織の走査型電子顕微鏡観察結果を図３の写真
（Ａ）〜（Ｃ）に示す。写真（Ａ）は、プラズマ溶射の
みによる皮膜の断面組織を示したもので、黒く見えるマ
トリックス金属中に白く見えるＴｉＣ系硬質粒子が分散
しているのが分かる。このプラズマ溶射のみの皮膜は、
組織観察のための研磨過程で硬質粒子のマトリックス金
属からの脱落が激しく、両者の結合はきわめて弱いこと
がこの写真からも分かる。

【００２７】図３の写真（Ｂ）は、レーザ出力２ＫＷで
複合溶射した皮膜の断面組織を示したもので、黒く見え
るＴｉＣ系硬質粒子がまわりのマトリックス金属に十分
なじんだ状態でしかも微細均一に分散しているのが分か
る。また、写真（Ｃ）は、レーザ出力４ＫＷで複合溶射
した皮膜の断面組織で、黒く見えるＴｉＣ系硬質粒子の
分解が激しく、粒子の多くは散逸した状態になってお
り、マトリックス中への残存はわずかとなっている。

【００２８】複合溶射皮膜中のＴｉＣ系粒子（析出物）
の体積分率を調査した結果を、レーザエネルギー密度ρ
との関係で整理して図４及び図５のグラフにそれぞれ示
す。ここで、レーザエネルギー密度ρはレーザ出力を基
材表面上のレーザビーム面積で除した値（Ｗ／ｍｍ² ）
で定義している。図４は、ＴｉＣ−１７Ｓ６（サーメッ
ト材料Ａ）の使用によるプラズマ・レーザ複合溶射皮膜
の場合で、●はレーザ出力を変化させて複合溶射した皮
膜、○はレーザビーム径を変化させて複合溶射した皮膜
を示す。この図４のＴｉＣ−１７Ｓ６皮膜において、Ｔ
ｉＣ系析出物量は、レーザエネルギー密度ρの増大につ
れて増加し、最大値を示した後は減少している。レーザ
ビーム径を変化させて複合溶射した皮膜のＴｉＣ系析出
物量の変化も同様の傾向線上に沿っていることから、皮
膜中の硬質粒子の挙動におよぼすレーザ出力およびレー
ザビーム径の影響はレーザエネルギー密度ρの変化で一
義的に整理できそうである。以上のことは、図５に示す
ＴｉＣ−４０Ｎｉ（サーメット材料Ｂ）の使用による複
合溶射皮膜の場合も同じである（図５の●はレーザ出力
を変化させて複合溶射した場合、○はレーザビーム径を
変化させて複合溶射した場合を示す）。但し、図４と図
５の両図を比較すると、ＴｉＣ系析出物の最大量（体積
分率）は、溶射粉末段階でのＴｉＣ量が多い図４のＴｉ
Ｃ−１７Ｓ６皮膜でより多くなっている。

【００２９】〔溶射皮膜の高温耐摩耗特性〕溶射皮膜の
高温摩耗試験は標準化されたものがなく、それぞれの用
途、使用条件に応じて試験がなされている。本発明者ら
はセラミックスパウダーを高温条件下にてプラズマ噴射
する方法によって皮膜の高温エロージョン特性を調査し
た。エロージョンテストの模式図を図６に示し、その試
験条件を下記表１に示す。試験は、皮膜表面温度を７３
０℃としてＺｒＯ₂ パウダー噴射によって実施し、皮膜
減量速度を評価した。なお、エロージョンテストの模式
図を示す図６において、Ｗは基材、Ｍは複合溶射皮膜、
１５はプラズマノズル、１６はプラズマジェット、１７
はパウダージェット、１８は熱電対、１９はエロージョ
ン領域を示す。なお、基材Ｗの縦寸法ａは６０ｍｍ、横
寸法ｂ５０ｍｍで、基材Ｗの厚さｔは３ｍｍである。

【００３０】

【００３１】複合溶射皮膜の試験結果をレーザエネルギ
ー密度ρとの関係で整理して図７に示す。図において、
●はＴｉＣ−１７Ｓ６（サーメット材料Ａ）によるプラ
ズマ・レーザ複合溶射皮膜、○はＴｉＣ−４０Ｎｉ（サ
ーメット材料Ｂ）によるプラズマ・レーザ複合溶射皮膜
を示し、▲はＴｉＣ−１７Ｓ６によるプラズマ溶射のみ
の皮膜、△はＴｉＣ−４０Ｎｉによるプラズマ溶射のみ
の皮膜を示している。この図７から分かるように、プラ
ズマ・レーザ複合溶射皮膜では、高温摩擦速度はレーザ
エネルギー密度ρの増大につれて低下し、最小値を示し
た後に上昇している。また、溶射材料間の比較では、粉
末材料に硬質粒子を多く含むＴｉＣ−１７Ｓ６複合溶射
皮膜がより低い摩耗速度を示している。レーザエネルギ
ー密度ρの変化にともなう摩擦速度の変化は、図４およ
び図５に示した複合溶射皮膜中のＴｉＣ系析出物量の変
化と相対しており、皮膜の高温耐摩耗性とＴｉＣ系析出
物量とは密接な関係にあることが分かる。

【００３２】この図７にはプラズマ溶射のみの皮膜につ
いての試験結果を併せて示しているが、図３（Ａ）の写
真に示す皮膜組織でも観察されたように、マトリックス
金属と硬質粒子間の結合が弱いプラズマ溶射のままの皮
膜はいずれも大きい摩耗速度を示している。即ち、図７
に▲で示すＴｉＣ−１７Ｓ６によるプラズマ溶射のみの
皮膜の高温摩擦速度は６３ｍｇ／ｍｉｎ、また△で示す
ＴｉＣ−４０Ｎｉによるプラズマ溶射のみの皮膜の高温
摩擦速度は７６ｍｇ／ｍｉｎとなっている。

【００３３】〔溶射皮膜のＴｉＣ系析出物量と高温耐摩
耗特性との関係〕複合溶射皮膜中のＴｉＣ系析出物量と
高温耐摩耗特性との関係を図８に示す。この図にはＴｉ
Ｃ−１７Ｓ６複合溶射皮膜（●で示す）及びＴｉＣ−４
０Ｎｉ複合溶射皮膜（○で示す）の結果をまとめて示
す。複合溶射皮膜中のＴｉＣ系析出量の増大につれて高
温摩耗速度は低下し、析出物量が３０％以上の領域では
高温摩耗速度は低位に安定することが分かる。プラズマ
溶射のみの皮膜が著しく高い高温摩耗速度を示す（図
７）のに比べると、プラズマ・レーザ複合溶射は、いず
れの条件においても皮膜の高温耐摩耗性を改善する効果
が認められるが、この効果が一層顕著で且つ安定した皮
膜性能が達成できるＴｉＣ系析出物量の範囲としては、
２５％以上であることが好ましい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、基材表面
にＴｉＣ系硬質粒子を含有するサーメット材料をプラズ
マ溶射によって吹き付けて高温耐摩耗性皮膜を形成する
のに、基材表面へのサーメット材料の吹き付けと同時に
基材表面の吹き付け位置にレーザビームを照射するプラ
ズマ・レーザ複合溶射を行うことから、溶融粒子相互の
融合性を高めて皮膜の硬質粒子と金属マトリックスとの
結合を強化するとともに皮膜と基材界面との結合をより
密にすることができて、皮膜自体および基材に対する密
着強度に優れた高温耐摩耗性皮膜を得ることができる。

【００３５】請求項２に係る発明のように、皮膜中のＴ
ｉＣ系析出物量が体積率２５％以上である場合には、皮
膜の高温耐摩耗性を改善する効果が一層顕著で且つ安定
した皮膜性能が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る高温耐摩耗性皮膜形成方法を示
す模式図である。

【図２】 同形成方法を実施するプラズマ・レーザ複合
溶射装置を示す概略縦断面図である。

【図３】 溶射皮膜組織の走査型電子顕微鏡観察結果を
示す写真で、（Ａ）はプラズマ溶射のみによる皮膜の断
面組織を示し、（Ｂ）はレーザ出力２ＫＷで複合溶射し
た皮膜の断面組織を示し、（Ｃ）は、レーザ出力４ＫＷ
で複合溶射した皮膜の断面組織を示す。

【図４】 ＴｉＣ−１７Ｓ６皮膜のレーザエネルギー密
度とＴｉＣ系析出物量との関係を示すグラフである。

【図５】 ＴｉＣ−４０Ｎｉ皮膜のレーザエネルギー密
度とＴｉＣ系析出物量との関係を示すグラフである。

【図６】 高温エロージョンテストの模式図である。

【図７】 レーザエネルギー密度と皮膜の高温耐摩耗性
との関係を示すグラフである。

【図８】 複合溶射皮膜のＴｉＣ系析出物量と高温耐摩
耗性との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

Ｗ 基材 Ａ 基材の移動方向 Ｍ 高温耐摩耗性皮膜 Ｐ ブラズマ溶射 Ｌ レーザビーム Ｚ 溶射領域（吹き付け位置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 明 兵庫県尼崎市道意町７丁目１番８ 財団法 人近畿高エネルギー加工技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材表面にＴｉＣ系硬質粒子を含有する
   サーメット材料をプラズマ溶射により吹き付けて高温耐
   摩耗性皮膜を形成するに当たり、この吹き付けと同時に
   基材表面の吹き付け位置にレーザビームを照射すること
   を特徴とする高温耐摩耗性皮膜の形成方法。
2. 【請求項２】 皮膜中のＴｉＣ系析出物量が体積率２５
   ％以上であることを特徴とする上記皮膜の形成方法。