JPS59182279A - 溶射用セラミツク粉の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動性、耐粉化性に優れた球状の溶射用セラミ
ック粉の製造方法に関する。

近年金属等の酸化防止、耐摩耗性向上や遮熱効果を目的
としてガス溶射やプラズマ溶射に“よるセラミック溶射
の技術が普及している。セラミック溶射に供される原料
セラミック粉末について要求される物性としては、粒子
形状ができる限り球に近く、粒度分布が狭く、流動性、
耐粉化性に優れていること等が挙げられる。この様なセ
ラミック粉としては従来一般には、溶融物、焼結物又は
天然物を粉砕し、適当な大きさの粒度に篩別調整したも
のが使用されるか或いはスプレードライ等の方法にまり
造粒乾燥したものが使用されている。

しかしながら前記粉砕法によって得られるセラミック粉
は角ばった形状或いは無定形になっており、粒子間の摩
擦抵抗が大きく、溶射時の流動性が悪く、溶射被膜の均
一性がそこなわれる。又後者のスプレードライ法により
えられる粉末ば球状て流動性は良いが、耐粉化性に乏し
いためか若干の外部圧力で簡単に球状粒子が破壊され、
流動性が低下し、粉砕品を使用する方法と同様溶射′＃
Ｊ、膜の均一性が満足し得るものではないという欠点を
有する。

かかる事情下に鑑み本発明者らは、粒度分布が狭く、流
動性、耐粉化性に優れた溶射用セラミック粉を得るべ（
鋭意検討した結果、上述のごとき要求される物性を満足
する溶射層セラミックの取得方法を見いだし、本発明方
法を完成するに至った。

すなわち本発明は、セラミック粉を平均粒径１０〜１０
０μに造粒し、次いで該造粒物を個々の粒子が実質的に
融着せずかつ、焼成後の耐粉化性指標が１０分以上にな
し得る温度及び時間焼成し、次いで解砕することを特徴
とする溶射用セラミック粉の製造方法を提供する番こあ
る。

本発明方法の実施に際し適用するセラミック微粉はガス
炎溶射やプラズマ溶射に適用し得るものであれば酸化物
、炭化物、ホウ化物、窒化物、ケイ化物等特に制限され
るものではないが、例えば酸化物としてはＡｎ２０３、
Ｂ　ｅ　Ｏ、Ｃｅ　０２、ｃ　ｒ、ｏ３、Ｈｆ　Ｏ２、
ＭｇＯ１’ｒ　ｈ　ｏ、、Ｔ　ｉ　Ｏ２、Ｚ　、ｒ　Ｏ
２或いは３　Ａ　１ｌｘ０３　・２　Ｓ　ｉ　Ｏ２、Ｂ
　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３、Ｆ　ｅ　Ｏ−Ｔ　ｉ　Ｏ□、Ｃａ
０−Ｚｒ、Ｏ，、Ｍ　ｇ　Ｏ−Ａ　ｆｉ２０３．２Ｍｇ
０−３ｉＯ，、Ｍｇ０−ＺｒＯ，、ＺｒＯ２・２Ｓｉ０
２等、炭化物としてはｗｃ、、ＺｒＣ１Ｔ　ａＣ、、Ｔ
　＋　Ｃ−Ｂ４Ｃ１Ｎ　ｂ　、Ｃ１１（ｆ　Ｃ１Ｃｒ　
３　Ｃ２等、ホウ化物としてはＶ、ＷＸＮｂ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、’Ｍ６等のホウ化物、窒化物としてはＶＮ、
ＴｉＮ等、又ケイ化物としてはＢ６ｓ　ｉ　、　Ｃｒ３
Ｓ　ｔ２等、更にはこれらの混合物等があげられる。こ
れら原料粉末の粒径は通富１０μ以下、好ましくは２μ
以下のものが使用される。

しかしてこれら原料粉末は溶射時の粉体の流動性及び作
業効率を改良するため平均粒径１０〜１００μに造粒さ
れる。造粒粒子が１０μ未満の場合には十分熔融された
粒子が溶射され、溶射被成表面は平滑にはなるが、眉間
剥離が起こりやすく厚い塗膜が得られ難いという欠点を
有するため適当ではなく、他方１００μを越えると溶射
能力は大きくなるが、個々のセラミック粉の熔融が不十
分となり、気孔率が大きく、接着力が弱くなるので好ま
しくない。

セラミック粉の造粒方法としては球状粒子の取得に適用
されている公知方法、例えばセラミ・ツク微粉に水を加
えながら回転造粒する転勤式造粒法或いは同材質の泥漿
を噴霧状に散布し、急速に乾燥させて球形粒を造るスプ
レードライ法等により行えばよい。

この様にして得られたセラミック粒は次いで電気炉或い
はガス炉等中に装入され、焼成される。

本発明方法の実施に当たって焼成工程は必須の工程であ
り、焼成温度が高すぎる場合には焼結が進み、解砕が困
難になるばかりでなく破砕物も角ばったものになり、溶
射時の流動性の改良も見られない。他方焼成温度が低す
ぎると所期の目的である球状粒子の耐粉化性が不十分と
なる。それ数本発明方法における焼成条件としては、高
温側は焼成物である個々の粒子が実質的に融着しない温
度、時間を設定し、低温側は焼成後のセラミック粒子の
耐粉化性が後述する耐粉化性測定法においてその指標が
１０分以上となる焼成温度及び時間を設定する。ここで
“実質的に融着しない”との表現は個々のセラミック造
粒粒子が全く融着していないことを意図するものではな
く、相接する粒子の個々の面に一部融着が生じても外力
を与え・ることにより粒子形状が殆ど変わることなく球
状に分離可能な程度までを包含するものである。かかる
焼成温度及び時間はセラミック物質により各々異なるた
め一義的に焼成条件を特定することはできないが、原材
料を特定した場合には簡単な予備実験を実施することに
より特定のセラミック原料に適する焼成条件は容易に特
定することが可能である。

例えばジルコニア粉、マグネシアスピネル粉、アルミナ
粉では約１４００〜１５５０℃の温度１０分〜３時間が
焼成条件となる。

このようにして焼成取得されたセラミック粉粒は、次い
でセラミック粒子が実質的に破砕されずかつ、焼成過程
で部分的に融着された粒子相互が分離可能な程度の外圧
をかりる方法、例えば１００メソシユの篩上に軽くこす
りつける方法、振動篩の網上に適当な加重の成形体を配
置し、その間隙にセラミック粒子を供給する方法等で解
砕篩別した後溶射用セラミック粉として使用に供される
。

以上詳述した本発明方法によれば流動性、耐粉化性に優
れた球状粒子が得られるので、その工業的価値は頗る大
なるものである。

次ぎに本発明方法を実施例により更に詳細に説明する。

尚特性値の測定方法はつぎのとおりである。

（イ）平均粒径：コールタ−カウンター法（ロ）流動性
指標：ＪＩＳ　　２２５０２に規定された方法により測
定 （試料１３ｇ） （ハ）耐粉化性指標：５０＋ｎＩｌの広口ガラス瓶に試
料１５ｇと１５ＩＩＩφのアルミ ナポール（化学組成ＳｉＯ７％、 ＡＡｏ　　９１％、耐圧強度 ２００００　ｋｇ／　ｃｌ、硬度モース９、ロックウェ
ル８６’）１４個を挿入 し、卓上ボールミルを用いて６０ ＲＰＭで回転粉砕して流動性指標に 測定し、流動性指標が５０秒を越 える粉砕時間の相対値である。

実施例１ 平均粒子径１μの酸化ジルコニウム４ｙ’７５ｋｇと４
４　メツ以下の電融酸化マグネシウム０．２５ｋｇを１
０ｊ２ボールミルポツトに採取し、これに１５峰φアル
ミナポ一ル１０ｋｇを入れて２ＯＲＰＭの回転速度で２
時間ポットを回転させて粉砕と混合を行った。これを水
で泥漿状にした後スプレードライ法によって造粒乾燥し
たところ平均粒子径４６μの球状粒子を得た。

次いでこの球状粒子粉末を電気炉中でおのおの１５００
℃と１３００℃の温度で１時間焼成した後１００メツシ
ユ篩上にこすりつけて解砕し、物性を測定した。

尚比較のため未焼成品及び市販のプラズマ溶射用ジルコ
ニヤ粉末の物性も測定したので合わせて第１表に示す。

又添付図面により各々の粒子形状の写真を示す。第１図
は試料Ｎｏ、１の粉体、第２図は試料Ｎｏ、２の粉体、
第３図は試料Ｎｏ、３の粉体、第４図は試料Ｎｏ、４の
粉体の写真である。

第１表 第１表及び添付図面から明らかな如く、第１図の試料Ｎ
０８１の本発明方法により取得した粉体ば形状が球状で
あり、流動性がよく、耐粉化性Ｇこも優れていることが
わかる。

参考例１ 実施例１の試料を用いプラズマ溶射装置でアルミニウム
板（５，ｘ５ｘ２ｃｍ）にアルゴンガスを用いてプラズ
マ溶射を試みた。得られた結果を第２表に示す。

第２表 実施例２ 平均粒径１　ｔｔの水酸化アルミニウム２．２０ｋｇと
平均粒径１μの水酸化マグネシウム０．８５ｋｇ及び弗
化アルミニウム粉末４５ｇを１５ｍｍφアルミナポール
１５ｋｇと共に２０ｎボールミルボ・ノドに挿入し、ボ
ットを１５ＲＰＭで６時間回転して粉砕、混合を行った
。この粉末を電気炉に挿入、１０５０℃の温度条件下２
時間保持してスピネル化し、次いで振動ミルにより平均
粒子径０．８μ程度の粉体に粉砕した。得られた粉体を
水で泥漿状にした後スプレードライ法により造粒、乾燥
し平均粒子径４１μの球状粒子を得た。

と１３００°Ｃの温度で１時間焼成した後、１００メソ
シユ篩上で解砕した。

得られたセラミック粉の物性を第３表に示す。

第　　３　　表 ρ振動ミルボットに採取し、これに１５酩φアルミナボ
ール５　ｋｇを入れて振動ミルを用いて１４４０ＲＰＭ
の条件下に２時間粉砕した。このようにして粉砕した電
融酸化マグネシウム１０４２ｇと上記と同一条件で振動
ミルで粉砕した弗化アルミニウム８１ｇ及び平均粒子（
￥０．／ｌｔの易焼結性低ソーダアルミナ２５７７ｇを
均一に混合した。

これに水を加え泥漿状にした後スプレードライ法によっ
て造粒、乾燥し、平均粒子（イ４９μの球状粒子を得た
。次いでこの球状粒子粉末を電気炉中で各々１５００と
１３００°Ｃの温度で２時間焼成した後１００メソシユ
篩」二にこすりつけて解砕し、得られたセラミック粉の
物性を測定した。比較のため未焼成品についても物性測
定を行い、合わせて第４表にそれらの結果を示した。

第４表 実施例４ 平均粒子径１μの酸化ジルコニウム４．７５ｋｇと４４
μ以下の電融マグネシア０．２５ｋｇを１０ｐボールミ
ルボツトに採取し、これに１５朋φアルミナボ一ル１０
ｋｇを入れて２０　Ｐ　Ｐ　Ｍで２時間ボットを回転さ
せて粉砕と混合を行い、得られた混合粉体をガス炉に挿
入、１５００℃の温度で１時間保持して安定化ジルコニ
アを合成した。

次いで７ａられた安定化ジルコニアをアルミナ製乳鉢及
び乳棒で粗砕、粉砕を行い、１００メソシユアンダーの
微粉末に調整した。得られた２微粉末に水を加え泥漿状
にした後スプレードライ法によって造粒、乾燥を行い、
平均粒径４１μの球状粒子を得た。

この球状粒子粉末を電気炉中で各々１５００と１３００
℃の温度で３０分間焼成したｆ＆　１０　ｏメソシュ篩
上にこすりつけて解砕して得られたセラミック粉の物性
を測定した。比較のため未焼成品についても同様物性測
定を行い、合わせて第５表にその結果を示す。

第５表 実施例５ 平均粒子径０，６μの微粒低ソーダアルミナ（Ｎ　ａ２
０．０　、　０３％）に水を加え泥漿状にした後スプレ
ードライ法によって造粒、乾燥し、平均粒子径５０μの
球状粒子を（９た。

得られた球状粒子粉末を電気炉中でおのおの１５００．
１３００．１１００℃の’ＩＡＬ度で１時間焼成した後
１００メソシユ篩上にこすりつけて解砕し、取（Ｈされ
た焼成粉体の物性を測定し、合わせて比較のため未焼成
品の物性を測定、結果を第６表に示す。

第６表 参考例２ 実施例２〜５により得た粉体試料を用い、プラズマ溶射
装置でアルミニウム板（５Ｘ５Ｘ２ｃｍ）上にアルゴン
ガスを用いてプラズマ溶射を試みた。

結果を第７表に示す。

第　　７　　表

【図面の簡単な説明】

第１〜４し１は実施例１において取得或いは供試した粉
体の外観写真であり、第１図は実施例１の試料Ｎｏ、１
、第２図は同試料ＮＯ１２、第３図は同試料Ｎ００３、
第４図は同試料Ｎ０１４の粉体の外観形状を示す写真で
ある。 試料Ｋｏ　ｉ 猟糾Ｋｏ２ 試料劇 試料Ｎ’ｏ４ 手続補正書（方式）・ 昭和５８年７月λ６日 特許庁長官　若杉　和夫　殿 ２、発明の名称 溶射用セラミック粉の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　住友ア
ルミニウム製錬株式会社代表者　糸井　平蔵 ４、代理人 居　所　東京都中央区日本橋２丁目７番９号住友アルミ
ニウム製錬株式会社技術部内５、補正命令の日付 ） ６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 別紙のとおり 寥４へ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）セラミック粉を平均粒径１０〜１００μに造粒し、
   次いで該造粒物を個々の粒子が実質的に融着せずかつ、
   焼成後の耐粉化性指標が１０分以上になし得る温度及び
   時間焼成し、次いで解砕することを特徴とする溶射用セ
   ラミック粉の製造方法。　′ ２）セラミック粉の造粒法がスプレードライ法又は転勤
   造粒法である特許請求の範囲第１項記載の方法。