JPS59208064A

JPS59208064A - 溶射用粉体

Info

Publication number: JPS59208064A
Application number: JP8193583A
Authority: JP
Inventors: Masatomi Okumura; 奥村　正富; Takeo Ido; 井戸　猛夫; Iwao Kawamata; 巌河又
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-05-11
Filing date: 1983-05-11
Publication date: 1984-11-26

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】この発明は溶射用粉体の製造に関するものである。

溶射とは金属やセラミックス等を高温の火炎やプラズマ
中に導入して溶融させ、この物質を圧縮ガスで微粒化し
、目的物に吹きつけて金属またはセラミックスの被膜を
形成し、目的物を肉盛したり、あるいは耐摩耗性、耐熱
性等を向上させるものである。

第１図は溶射方法の一つであるプラズマ溶射方法の原理
図であり、図において、ノズル（１）を陽極とし、電極
（２）を陰極として、この間に電圧を印加し、アークを
発生させるとともに、圧縮された窒素ガスあるいはアル
ゴンガス中に適当量の水素ガスを混合した混合ガスをノ
ズル（１）内に導入し、この混合ガスを電離させてプラ
ズマを発生させる。このプラズマは温度が約２０００℃
、流速約３０００ｍ／ｓにも達するため、プラズマ中に
溶射用粉体（３）を搬入すれば、溶射用粉体（３）は溶
融し、溶射膜（４）として基板（５）上に高速で付着さ
せることができる。ここで溶射物質は供給が容易に行な
えるように、一般的には粉体の状態であり、窒素、アル
ゴン等のガスを搬送ガスとして供給口（６）より供給さ
れる。ところで溶射の付着効率、付着膜の均一性は印加
する電力、溶射距離、混合ガスの種類などの因子に左右
されるが、溶射物の大きさ、形状、供給条件なども重要
な因子であるため、上記溶射用粉体（３）は印加する熱
量に適応する粒径を有し、かつ最適量をムラなく均一に
供給するのが望ましい。

第２図は溶射用粉体の供給装置を示す断面図である。第
２図において、（７）は溶射用粉体（３）を貯めるホッ
パー、（８）は溶射用粉体（３）をかき出す溝を有し、
適当な回転数で回転するドラム、（９）は給気管（１０
）からのアルゴン、窒素等の搬送ガスおよびホッパー（
７）からの溶射用粉体（３）が通る導入管であり、この
導入管（９）は第１図に示す供給口（６）と接続してい
る。上記装置において、ホッパー（７）に貯えられた溶
射用粉体（３）は　ドラム（８）の回転に伴って導入管
（９）側へ供給され、搬送ガスに乗って供給口（６）か
ら噴射される。その結果、溶射用粉体（３）はプラズマ
中で溶融する。

このような粉体供給方式において、溶射用粉体（３）を
能率よく、かつムラなくプラズマ中に噴出させるために
は、溶射用粉体（３）は適度の粒径を有し、かつ球状で
、さらに摩擦係数が小さいことが望ましい。すなわち溶
射用粉体（３）の粒径が細かすぎたり、角ぼっていると
、流れが悪くなり、ホッパー（７）の中間にブリッジを
形成して、供給が全く行なえなくなったり、ムラが発生
したりする。その結果、溶射効率が悪くなり、一時的に
多量の溶射用粉体（３）が供給されると、未融解粉体を
含む溶射膜（４）が形成され、目的とする溶射膜（４）
が形成できなくなる。また粉体のサイズが大きすぎると
、当然未融解部が生じる。さらに溶射用粉体（３）が角
ぼっていると、装置の壁に損傷を与えることにもなる。

そこで一般に使用されている溶射用粉体（３）は焼結さ
れた原料を一旦溶融させ、ノズルより冷却水中に噴射し
、ある）Ｎは一旦粉砕した粉体を溶射と同様にプラズマ
中へ噴射して、球状化した後、適度の粒径に篩い分けす
るなどの方法で製造されている。しかしながら、消費量
が少ない溶射用粉体については、このような工程で製造
するとコストが高くなり、工業的に成立たない。

そこで他の用途の粉体を溶射用に転用することが考えら
れるが、そのまま転用しても溶射用粉体として使用でき
ない。たとえばＢ４Ｃを成分とする溶射用粉体において
は、安価な専用の粉体が製造されていない。一方、Ｂ４
Ｃ，ＳｉＣにおいては、研磨材用としては適当な価格で
製造されているが、この研磨材用の粉体（３）は第３図
に示すように、角ばった形状を有している。そのため、
このままの状態で粉体（３）を溶射に用いると、角ぼっ
ていることに起因して流動性が悪く、安定した供給が困
難となり、供給にムラが生じる。この場合、供給量が少
ないと粉体（３）は完全に溶融するが、溶射効率が悪く
なり、反対に供給量が過剰になると、単位体積あたりの
粉体に与えられる熱容量が減少して、未溶融粉体が生じ
、これが混合して付着するため、溶射膜（４）の品質が
低下する。また粉体が角ぼっているため、搬送中に金属
またはプラスチック製の粉体供給部に接触した際、この
部分を損傷させるなどの欠点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、金属またはセラミックスからなる
原料粉体の表面に、他の金属をコーティングすることに
より、他の用途の粉体を利用して安価に製造できるとと
もに、粉体の角ばりを鈍化させて、粉体の流動性を向上
させ、溶射効率が高くて供給ムラがなく、かつ適用粒度
範囲が広い溶射用粉体を提供することを目的としてし）
る。

第４図はこの発明の溶射用粉体の一例を示す断面図であ
る。溶射用粉体（３）は、角ばった形状を有する金属ま
たはセラミックスの原料粉体（３ａ）の表面に他の金属
の被膜層（３ｂ）が形成されている。

原料粉体（３ａ）としては、用途に応じて単体金属、合
金等の金属または酸化物、炭化物等のセラミックスなど
の粉体が使用でき、他の用途たとえば研磨材として使用
されているものが使用できる。被膜層（３ｂ）を形成す
る他の金属としてはニッケル、銅等の金属が使用できる
。

次に、この発明の一実施例として、研磨材用のＢ４Ｃ粉
体からなる原料粉体（３ａ）の表面に、無電解Ｎｉメッ
キにより被膜層（３ｂ）を形成した溶射用粉体について
説明する。研磨材用Ｂ４Ｃ粉体（粒度＃　３２０）から
なる原料粉体（３ａ）は篩分け、洗浄脱脂、感受性賦与
、活性化処理、Ｎ」。メッキ、乾燥熱処理の各工程を経
て溶射用粉体（３）が製造される。

ここでＢ４Ｃ１５）体からなる原料粉体（３ａ）は研磨
材用であるため、各エツジは角ぼっている。篩い分は工
程は、より粒度を均一にする必要がある場合に行なう工
程であり、一般の研磨材用粉体も一応の篩い分けがされ
ているので、通常はこの工程は行なわなくても良い。こ
の工程を終えた原料粉体（３ａ）は無電解ニッケルメッ
キの一連の工程である洗浄脱脂、感受性賦与、活性化処
理、Ｎｉメッキ、乾燥熱処理の工程により表面に被膜層
（３ｂ）が形成される。洗浄脱脂工程は原料粉体（３ａ
）の表面に付着しているゴミや油脂を除く工程であり、
充分に行なう必要がある。次の感受性賦与、活性化処理
の工程は絶縁体であるＢ、ＩＣ粉体にＮｉメッキを可能
にさせるため、原イ゛：１粉体（３ａ）の表面にＰｄを
イ」着させるためのものである。Ｎ１メッキ工程はＢ、
Ｃ表面についたＰｄを介してＮｊを付着させ、被膜層（
３ｂ）を形成するものである。このメッキ工程における
液温、メッキ液濃度、攪拌状態などの条件は膜の何着速
度、性質に影響を与える。乾燥熟処理−■二程は何着し
たＮ１膜の硬度を増加させ、特性を安定化させる工程で
ある。

これらの工程を経て製造された溶射用粉体（３）は第４
図のような形状となる。すなわち、メッキの特徴として
、先端部に多量に被膜層（３ｂ）がイ」着するため、角
部分が丸みをおびた状態となる。Ｎ」メッキ層の厚さを
どの程度にするかは溶ＤＪ膜の目的により異なってくる
が、流動性だ（づの目的であれば、Ｂ、Ｃの重量の数％
で効果を発揮する１、このＮ１メッキを行なった溶射用
粉体（３）は角ばりが少なくなるため、流れが大変に良
くなり、プラズマ中へ一定量が均一に供給できるように
なる。その結果溶射用粉体（３）の供給の制御が可能と
なり、溶射効率および溶射膜の品質を向上させることが
できる。また粉体の流れが良くなるため、従来使用でき
なかった細かい粉体でも溶射できることになる。そして
Ｂ４Ｃ粉体にＮｉメッキをした溶射用、粉体（３）は、
プラズマ中に導入されて溶融する際、共晶反応を起こし
て、表面の融点を低下させることになり、溶融に要する
熱エネルギーを減少できる。さらに、Ｂ、Ｃ単体のみの
溶射膜に比較し、Ｎｉメッキを行なった８４Ｃ溶射膜は
、表面に存在するＮｉのため、粒子間が金属とセラミッ
クスの結合となり、膜全体の結合力が増加するばかりで
なく、基板（５）との結合力も増加するという効果も生
まれてくる。

なお、上記実施例においては、原料粉体（３ａ）として
Ｂ４Ｃを用い、被膜層（３ｂ）としては無電解によるＮ
ｉメッキによりコーティングしたものについて説明した
が、原料粉体（３ａ）としては単体金属、合金等の金属
、ならびにＡ１□０３、ＳｉＣ等のセラミックスに広く
適用でき、被膜層（３ａ）としてはＮｉ以外に、Ｃｕそ
の他の金属でも可能である。また表面に被膜／ｉ　（３
ｂ）を形成する手段としては真空蒸着等のＰＶＤでも良
い。

上記実施例においては、コーティング処理する前の原料
粉体としては研磨材用等の角ばった形状のものについて
述べたが、すでに球状化された溶射専用の粉体に上記実
施例に示したように金属被膜層（３ｂ）を付着させるこ
ともできる。この場合、球状のセラミックスの原料粉体
（３ａ）にＮｊ。等の金属からなる被膜層（３ｂ）を付
着させたものは、先述の通り、溶融する際、共晶反応を
起こすなど表面の融点を低下させ、溶融に要する熱エネ
ルギーを減少できる。その結果、溶射用粉体（３）の供
給量を増加でき、溶射効率を上げることができる。さら
に、付着した膜は金属−セラミックスの結合となり、セ
ラミックスのみの場合に比較して、膜の粒子間および膜
と基板の結合力が増加するとともに、靭性も増加する。

また金属または合金からなる原料粉体に他の金属をコー
ティングすれば、合金をつくることが可能であり、コー
ティング厚さを変えることにより、合金の組成比率を制
御できるなど、目的に合う溶射膜（４）を得ることがで
きる。

以上説明した通り、この発明によれば、金属またはセラ
ミックスの原料粉体の表面に、メッーキ等により他の金
属を伺着させるようにしたので、他の用途に使用されて
いる角ぼって流動性の悪い粉体、あるいは広範囲の粒度
の粉体から、溶射用粉体を安価に製造でき、この溶射用
粉体は効率よく溶射でき、かつ結合力の強い溶射膜を形
成できる。

また球状の原料粉体の場合でも、溶射膜の粒子間および
溶射膜と基板との結合力が大きい溶射用粉体が製造でき
、これらの溶射用粉体を使用することにより、溶射効率
ならびに溶射膜の品質が向上するなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラズマ溶射方法を示す原理図、第２図は溶射
用粉体の供給装置を示す断面図、第３図は従来の溶射用
粉体を示す断面図、第４図は本発明の溶射用粉体の一例
を示す断面図である。図において、（１）はノズル、（２）は電極、（３）は
溶射用粉体、（４）は溶射膜、（５）は基板、（６）は
供給口、（７）はホッパー、（８）はドラム、（９）は
導入管、（１０）は給気管を示す。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示すも
のとする。代理人　大　岩　増　雄第３図５手続補正書１．事件の表示　　　特願昭５８−８１９３５号２、発
明の名称　　　溶射用粉体３、補正をする者

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属またはセラミックスからなる原料粉体の表面
に他の金属をコーティングした粉体からなることを特徴
とする溶射用粉体。
（２）原料粉体は酸化物、炭化物、単体金属または合金
の粉体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の溶射用粉体。
（３）コーティングする金属はニッケルまたは銅である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
載の溶射用粉体。
（４）コーティングは無電解メッキにより施したもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
項のいずれかに記載の溶射用粉体。
（５）コーティングは真空蒸着により施したものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれかに記載の溶射用粉体。