JPS59140362A - 高硬度材への溶射における前処理方法 - Google Patents
高硬度材への溶射における前処理方法Info
- Publication number
- JPS59140362A JPS59140362A JP1278883A JP1278883A JPS59140362A JP S59140362 A JPS59140362 A JP S59140362A JP 1278883 A JP1278883 A JP 1278883A JP 1278883 A JP1278883 A JP 1278883A JP S59140362 A JPS59140362 A JP S59140362A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sprayed
- high hardness
- cathode
- hardness material
- pretreatment
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高硬度材への溶射皮膜の密着強度を向上させる
ための溶射前処理法に関する。
ための溶射前処理法に関する。
溶射法は素材表面に溶融あるいはそれに近い状態まで加
熱された材料粒子を吹き付けて積層し、所望の被膜を形
成する方法である。被膜の密着性に与える大きな因子は
、素材表面に機械的に密着する投錨効果（飛来した溶射
粒子が素材表面で衝突、変形して、表面へ強固にかみつ
くが、そのためＶｃｉｌｔ素材の表面を凹凸に荒しでお
く必要がある。）と素材表面で融倉あるいは化合物の形
成を起こす作用によるものと云われている。このため溶
射する母材は表面を凹凸にすると同時に、表面に付着し
ている水分、油分、その他汚れ、強固に付着している酸
化被膜などを除去するために、グリッドブラスト、サン
ドブラスト等の処理を行なう。ところが高硬度材（おお
むねＦ（ＲＣ４０以上）となると表面にこれらのグリン
トブラス）やサンドブラストの効果が期待できず、溶射
皮膜の密着性に信頼性がないため、溶射法はあまり利用
されていない。一方、密着ｆ／！Ｅヲ改善する材料（Ｎ
ｉ−ＡＬ系、ＮＬ−Ｃｒ−ｋｔ系、純Ｍｏ系など）をア
ンダーコート材として溶射し、その上へ所望の溶射材を
溶射して使用することもあるが、やはり信頼性に乏しい
。
熱された材料粒子を吹き付けて積層し、所望の被膜を形
成する方法である。被膜の密着性に与える大きな因子は
、素材表面に機械的に密着する投錨効果（飛来した溶射
粒子が素材表面で衝突、変形して、表面へ強固にかみつ
くが、そのためＶｃｉｌｔ素材の表面を凹凸に荒しでお
く必要がある。）と素材表面で融倉あるいは化合物の形
成を起こす作用によるものと云われている。このため溶
射する母材は表面を凹凸にすると同時に、表面に付着し
ている水分、油分、その他汚れ、強固に付着している酸
化被膜などを除去するために、グリッドブラスト、サン
ドブラスト等の処理を行なう。ところが高硬度材（おお
むねＦ（ＲＣ４０以上）となると表面にこれらのグリン
トブラス）やサンドブラストの効果が期待できず、溶射
皮膜の密着性に信頼性がないため、溶射法はあまり利用
されていない。一方、密着ｆ／！Ｅヲ改善する材料（Ｎ
ｉ−ＡＬ系、ＮＬ−Ｃｒ−ｋｔ系、純Ｍｏ系など）をア
ンダーコート材として溶射し、その上へ所望の溶射材を
溶射して使用することもあるが、やはり信頼性に乏しい
。
本発明は高硬度材に施工する溶射皮膜の密着性を高め、
溶射法をより有効なものとするためのもので、高硬度材
に溶射する場合、被膜の密着性をあげるために、溶射す
る母材表面を陰極とし、電極材を陽極として電圧を加え
アーク放電させて、このクリーニング効果で表面を活性
化させ、溶射皮膜の密着性を向上させることを特徴とす
るものでおる。
溶射法をより有効なものとするためのもので、高硬度材
に溶射する場合、被膜の密着性をあげるために、溶射す
る母材表面を陰極とし、電極材を陽極として電圧を加え
アーク放電させて、このクリーニング効果で表面を活性
化させ、溶射皮膜の密着性を向上させることを特徴とす
るものでおる。
本発明方法では真空にできるチャンバー内で溶射処理す
る材料を陰極としタングステンや銅など水冷した棒もし
くは板を陽極としてチャンバー内を真空にしたのち、不
活性ガス導入した雰囲気中で両者に電圧を加えると、陰
極ＷＩけアーク放電によるクリーニング現象が発生する
。
る材料を陰極としタングステンや銅など水冷した棒もし
くは板を陽極としてチャンバー内を真空にしたのち、不
活性ガス導入した雰囲気中で両者に電圧を加えると、陰
極ＷＩけアーク放電によるクリーニング現象が発生する
。
このクリーニング現象による表面の活性化で、溶射粒子
の密着性向上と信頼性の増大を計ろうとするものである
。
の密着性向上と信頼性の増大を計ろうとするものである
。
本発明で溶射処理される高硬度材は焼入処理、表面処理
、硬化肉盛など通電可能な溶射処理材料で硬さがおおむ
ねＨＲＣ４０以上の部品のすべてがこれに相当し、電圧
、電流の範囲については溶射１品（陰極）と陽極の距離
、チャンバ内の圧力、使用不活性ガスの種類によっても
適正範囲が異なるが、一般には０．５ ｔｔｔＡ／Ｃ−
以上の電流で１５Ｖ以上の電圧を用いる。使用不活性ガ
スとしてはＮ２ ＋ Ｎ２ ＋ Ｈｏ ｌ Ａｒ等のガ
スを用いるが一般ｖｃけＮ、ガス？用いる。また使用圧
力は酸素を出宋るだけ少なくする方法を用いて２気圧以
下で１０−” ｔｏｒｒ、程度であれば良い。
、硬化肉盛など通電可能な溶射処理材料で硬さがおおむ
ねＨＲＣ４０以上の部品のすべてがこれに相当し、電圧
、電流の範囲については溶射１品（陰極）と陽極の距離
、チャンバ内の圧力、使用不活性ガスの種類によっても
適正範囲が異なるが、一般には０．５ ｔｔｔＡ／Ｃ−
以上の電流で１５Ｖ以上の電圧を用いる。使用不活性ガ
スとしてはＮ２ ＋ Ｎ２ ＋ Ｈｏ ｌ Ａｒ等のガ
スを用いるが一般ｖｃけＮ、ガス？用いる。また使用圧
力は酸素を出宋るだけ少なくする方法を用いて２気圧以
下で１０−” ｔｏｒｒ、程度であれば良い。
試験例
本発明方法の効果をみるために、５ＫＤ１１焼入焼戻し
材（ＨＲＣ＜Ｓ２）の表面に、本発明方法および比較例
に当る各種の前処理を施し、１５Ｃｒ系ステンレスのワ
イヤーメタライジング法による溶射と、ＷＣ糸のパウダ
ー材のプラズマ溶射法とによる皮膜の密着試験を行った
結果を第１表に示す。この密着試験は５０φ譚の丸棒端
面に所定の材料を溶射し、その溶射面に接着剤を塗布し
た後、他の５０φＵの丸棒の端面へ接合し、両者を引張
り、その破断に要した強さで密着強度を測定して行った
。
材（ＨＲＣ＜Ｓ２）の表面に、本発明方法および比較例
に当る各種の前処理を施し、１５Ｃｒ系ステンレスのワ
イヤーメタライジング法による溶射と、ＷＣ糸のパウダ
ー材のプラズマ溶射法とによる皮膜の密着試験を行った
結果を第１表に示す。この密着試験は５０φ譚の丸棒端
面に所定の材料を溶射し、その溶射面に接着剤を塗布し
た後、他の５０φＵの丸棒の端面へ接合し、両者を引張
り、その破断に要した強さで密着強度を測定して行った
。
第１表の結果を更に詳しく説明すると、１５ｃｒ系ステ
ンレス材料の醜１の方法は５ ｋｇ／Ｃｍ”・Ｇの圧縮
空気を用いてアルミナプラスト処理し、１．５麿厚さの
溶射を行ない引張試験を行なった結果、２８１．１に９
／Ｃｍ２で母材と溶射膜の接合面が破断した。随２の方
法は、母材表面に深さ２調、４５°の角度の辺をもち山
と谷部を０．２１１１１Ｈの面取りした三角状の溝切を
行なって、１１１１Ｌ１と同じ方法でプラストして同様
な溶射皮膜を施こして引張試験を行なったもので、その
結果は５１５．４に９７Ｃ−の密着強度でやはり母材と
溶射層間で破断したが、プラストのみに比べて１割程度
密着強度の向上が認められる。醜５の方法はＮ１１１の
方法でプラスｈ後、ｏ、ｏ２ｓｍ程度のＮ１−ＡｔＢ。
ンレス材料の醜１の方法は５ ｋｇ／Ｃｍ”・Ｇの圧縮
空気を用いてアルミナプラスト処理し、１．５麿厚さの
溶射を行ない引張試験を行なった結果、２８１．１に９
／Ｃｍ２で母材と溶射膜の接合面が破断した。随２の方
法は、母材表面に深さ２調、４５°の角度の辺をもち山
と谷部を０．２１１１１Ｈの面取りした三角状の溝切を
行なって、１１１１Ｌ１と同じ方法でプラストして同様
な溶射皮膜を施こして引張試験を行なったもので、その
結果は５１５．４に９７Ｃ−の密着強度でやはり母材と
溶射層間で破断したが、プラストのみに比べて１割程度
密着強度の向上が認められる。醜５の方法はＮ１１１の
方法でプラスｈ後、ｏ、ｏ２ｓｍ程度のＮ１−ＡｔＢ。
ポンディングコート材を溶射し、その後１．５麿の溶射
を行なった結果であり、密着強度は４５２、０ ｋｇ／
ｃ−で母材と溶射皮膜の間で破断しｍｉの方法に比べて
５割程度密着強度は上昇している。
を行なった結果であり、密着強度は４５２、０ ｋｇ／
ｃ−で母材と溶射皮膜の間で破断しｍｉの方法に比べて
５割程度密着強度は上昇している。
亀４は、本発明の方法の応用であり、前記、ものを陰極
としタングステン電極もしくけトリウム入りタングステ
ン電極を陽極として電極を冷却しながら、５〜１１００
Ａ程度の電流を流してアーク放電し溶射面をクリーニン
グし、階１と同様に１．５頭の溶射皮膜を溶射して引張
試験を行なった結果、５２０．４ ｋｇ／ｃｍ”で接着
剤のところで破断した。したがって、８α１の方法より
約２倍の密着強度を示しており、溶射皮膜と母材の実密
着強度はこれ以上の密着強度を有していることとなる。
としタングステン電極もしくけトリウム入りタングステ
ン電極を陽極として電極を冷却しながら、５〜１１００
Ａ程度の電流を流してアーク放電し溶射面をクリーニン
グし、階１と同様に１．５頭の溶射皮膜を溶射して引張
試験を行なった結果、５２０．４ ｋｇ／ｃｍ”で接着
剤のところで破断した。したがって、８α１の方法より
約２倍の密着強度を示しており、溶射皮膜と母材の実密
着強度はこれ以上の密着強度を有していることとなる。
随５の方法は隊１の前処理１、Ｎｎ４と同様な方法でク
リーニングし１．５藺の溶射皮膜を形成させたものであ
る。Ｎｎ６は随２の方法にＮ［Ｌ４と同様なりリーニン
グを施こし、１．５藺の溶射皮膜を形成して引張試験を
行なった。その結果はそれぞれ５２５．４ ｋｇ７ｃｍ
”、 ５４３．２に９／ｃ７１１２で、Ｎａ４と同様、
接着剤の部分で破壊した。この結果によるとアーク放電
によるクリーニングの効果は有効で充分密着強度を上昇
させる効力を有し、高硬度材に対して皮膜の密着強度を
上昇させることがわかる。
リーニングし１．５藺の溶射皮膜を形成させたものであ
る。Ｎｎ６は随２の方法にＮ［Ｌ４と同様なりリーニン
グを施こし、１．５藺の溶射皮膜を形成して引張試験を
行なった。その結果はそれぞれ５２５．４ ｋｇ７ｃｍ
”、 ５４３．２に９／ｃ７１１２で、Ｎａ４と同様、
接着剤の部分で破壊した。この結果によるとアーク放電
によるクリーニングの効果は有効で充分密着強度を上昇
させる効力を有し、高硬度材に対して皮膜の密着強度を
上昇させることがわかる。
また、ｗＣ系の材料について、１５Ｃｒ系ステンレス鋼
の場合と同様な前処理をし、プラズマフレーム溶射て皮
膜を形成し、密着強度を比較した結果を第１衆に合せて
示すが、ワイヤーメタライジング方法とほぼ同様な効果
が認められる。
の場合と同様な前処理をし、プラズマフレーム溶射て皮
膜を形成し、密着強度を比較した結果を第１衆に合せて
示すが、ワイヤーメタライジング方法とほぼ同様な効果
が認められる。
以上の点より本クリーニング法は高硬度材の前処理とし
てはきわめて有効な方法で高硬度材への溶射皮膜の密着
性が向上し被膜の信頼性を向上させて溶射の利用拡大を
計ることが出来る有効な方法である。なお、本試験には
５ＫＤ１１を使用したが、試験の結果では高周波焼入し
たもの、火炎焼入したもの、浸炭したもの、窒化処理し
たものにも有効であることが確認されている。
てはきわめて有効な方法で高硬度材への溶射皮膜の密着
性が向上し被膜の信頼性を向上させて溶射の利用拡大を
計ることが出来る有効な方法である。なお、本試験には
５ＫＤ１１を使用したが、試験の結果では高周波焼入し
たもの、火炎焼入したもの、浸炭したもの、窒化処理し
たものにも有効であることが確認されている。
実施例１
合成樹脂射出成形機用スクリューのフライ）部はＳＣＭ
４で高周波焼入（ＨＲＣ５０）してあるが、使用中シリ
ンダーと接触し摩耗した。この補修としてＷＣ系の材料
でプラストのみの前処理をし、（補修のためねじ切やロ
ーレフトかけなど機械的凹凸をつけることは困難）、プ
ラズマ法で溶射補修し所定の寸法に加工後再使用したが
約５か月の使用で溶射皮膜の一部に剥離が発生し使用不
能となった。これを再び溶射皮膜をはがして本発明を利
用した前処理方法を行って、補修した結果、約２年使用
の現在でも皮膜には剥離は発生していない。上記本発明
の前処理は、具体的には真空に出来るチャンバ内を１０
′″３ｔｏｒｒの低圧にした後Ｎ２を封入し１ ｔｏｒ
ｒにした後、溶射層と陰極（材質はタングステンを用い
て水冷出来る構造とする）の間を約５１１１１に調整し
て２０Ｖの２５ＯＡの直流を通電してアーク放電を行な
う。なお表面速度としては５ ｍ／ｍｉｎの速度で電極
間を移動させた。
４で高周波焼入（ＨＲＣ５０）してあるが、使用中シリ
ンダーと接触し摩耗した。この補修としてＷＣ系の材料
でプラストのみの前処理をし、（補修のためねじ切やロ
ーレフトかけなど機械的凹凸をつけることは困難）、プ
ラズマ法で溶射補修し所定の寸法に加工後再使用したが
約５か月の使用で溶射皮膜の一部に剥離が発生し使用不
能となった。これを再び溶射皮膜をはがして本発明を利
用した前処理方法を行って、補修した結果、約２年使用
の現在でも皮膜には剥離は発生していない。上記本発明
の前処理は、具体的には真空に出来るチャンバ内を１０
′″３ｔｏｒｒの低圧にした後Ｎ２を封入し１ ｔｏｒ
ｒにした後、溶射層と陰極（材質はタングステンを用い
て水冷出来る構造とする）の間を約５１１１１に調整し
て２０Ｖの２５ＯＡの直流を通電してアーク放電を行な
う。なお表面速度としては５ ｍ／ｍｉｎの速度で電極
間を移動させた。
実施例２
ダンプ直結型ガソリンエンジンのクランク軸ジャーナル
部は疲労強度が必要なため８４８Ｃに高周波焼入処理（
ＨＲＣ４５程度）がされているが、このｌンプがやや腐
食性の液体用ポンプとして使用されるため、耐蝕上クラ
ンク軸に２０メツシユのアルミナグリッドと５ Ｊａｉ
／Ｃｍ” Ｃ）の圧縮空気を用いて溶射層の表面にグリ
ッドプラスト処理を施こすという、従来の前処理法で、
ワイヤーメタライジング法を用い２５ Ｎ１−８Ｃｒ、
１％ステンレス材の溶射材を溶射して使用したが、約１
か月の使用で溶射皮膜がはく離した。改善策としてプラ
スト処理後、本クリーニング法を併用した後溶射処理し
たが、このものは約１年半の使用でも何ら問題は生じて
いない。本クリーニング法の具体的操作としては、真空
にできるチャンバ内を１０−３ｔｏｒｒの低圧にした後
Ａｒガスを封入し１ ｔｏｒｒの圧力にした後、溶射層
と陽極（材質Ｂｅ−Ｃｕ材を用いて陽極を水冷出来る構
造としである。）の間を約５厘に調整して２５Ｖの２０
０Ａの直流電圧を加え、溶射層の表面１！ｌ速を２１１
１／分の速度で電極間を移動させてアーククリーニング
を行なった。
部は疲労強度が必要なため８４８Ｃに高周波焼入処理（
ＨＲＣ４５程度）がされているが、このｌンプがやや腐
食性の液体用ポンプとして使用されるため、耐蝕上クラ
ンク軸に２０メツシユのアルミナグリッドと５ Ｊａｉ
／Ｃｍ” Ｃ）の圧縮空気を用いて溶射層の表面にグリ
ッドプラスト処理を施こすという、従来の前処理法で、
ワイヤーメタライジング法を用い２５ Ｎ１−８Ｃｒ、
１％ステンレス材の溶射材を溶射して使用したが、約１
か月の使用で溶射皮膜がはく離した。改善策としてプラ
スト処理後、本クリーニング法を併用した後溶射処理し
たが、このものは約１年半の使用でも何ら問題は生じて
いない。本クリーニング法の具体的操作としては、真空
にできるチャンバ内を１０−３ｔｏｒｒの低圧にした後
Ａｒガスを封入し１ ｔｏｒｒの圧力にした後、溶射層
と陽極（材質Ｂｅ−Ｃｕ材を用いて陽極を水冷出来る構
造としである。）の間を約５厘に調整して２５Ｖの２０
０Ａの直流電圧を加え、溶射層の表面１！ｌ速を２１１
１／分の速度で電極間を移動させてアーククリーニング
を行なった。
実施例５
切削加工機械のシャフトでＳ Ｃｒ ２１に浸炭したラ
スｂ処理後、０８チ炭素ｍ系の材料をメタライジングワ
イヤー法で溶射したところ約８＋月の使用で溶射層の剥
離が認められた。その後再び溶射層を剥離させ、プラス
ト処理後本クリーニング法を併用して溶射処理したが、
このものは現在約１年使用しているが問題は発生してい
ない。本クリーニング法は具体的には次のようにして行
った。真空にできるチャンバ内を真空引きをしなからＮ
、ガスを封入しＮ２ガスの放出量を真空チャンバの容量
の約２倍の量を放出後真空引きを中止すると共にチャ〉
バ内を１気圧になるまでＮ、ガスを調整して溶射層と陽
極（材質は純銅を用い水冷出来る構造となっている。）
を用いて５０Ｖの５０ＯＡの直流電流を加えて５ ｍ／
ｍｉｎの周速で溶射層を回転させ電極間を移動させた。
スｂ処理後、０８チ炭素ｍ系の材料をメタライジングワ
イヤー法で溶射したところ約８＋月の使用で溶射層の剥
離が認められた。その後再び溶射層を剥離させ、プラス
ト処理後本クリーニング法を併用して溶射処理したが、
このものは現在約１年使用しているが問題は発生してい
ない。本クリーニング法は具体的には次のようにして行
った。真空にできるチャンバ内を真空引きをしなからＮ
、ガスを封入しＮ２ガスの放出量を真空チャンバの容量
の約２倍の量を放出後真空引きを中止すると共にチャ〉
バ内を１気圧になるまでＮ、ガスを調整して溶射層と陽
極（材質は純銅を用い水冷出来る構造となっている。）
を用いて５０Ｖの５０ＯＡの直流電流を加えて５ ｍ／
ｍｉｎの周速で溶射層を回転させ電極間を移動させた。
復代理人 内 ］４月 明
復代理人 萩 原 亮 −
Claims (1)
- 高硬度材表面に溶射をするに当り、不活性ガスを導入し
た真空チャンバー内で、高硬度材を陰極とし、他の電極
材を陽極として、陽電極を冷却しながら電圧を加えてア
ーク放電することを特徴とする、高硬度材への溶射にお
ける前処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278883A JPS59140362A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 高硬度材への溶射における前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278883A JPS59140362A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 高硬度材への溶射における前処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59140362A true JPS59140362A (ja) | 1984-08-11 |
Family
ID=11815130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1278883A Pending JPS59140362A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 高硬度材への溶射における前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59140362A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016089275A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・エルエルシー | シリンダボアの溶射被覆のためのプラズマ噴射による表面活性化 |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP1278883A patent/JPS59140362A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016089275A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | ジーエム・グローバル・テクノロジー・オペレーションズ・エルエルシー | シリンダボアの溶射被覆のためのプラズマ噴射による表面活性化 |
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