JPS5970758A - 溶射皮膜の形成方法 - Google Patents
溶射皮膜の形成方法Info
- Publication number
- JPS5970758A JPS5970758A JP17846482A JP17846482A JPS5970758A JP S5970758 A JPS5970758 A JP S5970758A JP 17846482 A JP17846482 A JP 17846482A JP 17846482 A JP17846482 A JP 17846482A JP S5970758 A JPS5970758 A JP S5970758A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- melt
- spraying
- base material
- sprayed
- ceramics
- 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
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】
本発明はアルミニウムまたはアルミニウム合金基材の表
面にセラミックの溶射皮膜を形成する方法に関するもの
である。
面にセラミックの溶射皮膜を形成する方法に関するもの
である。
アルミニウムまたはアルミニウム合金は軽量性や熱伝導
性に優れていることがら、各種機械部品や放熱機械部品
、自動車部品等に広く使用されている。しかしながら最
近これらの部品については７使用条件が一段と厳しくな
り、素材のままでは使用に耐えない場合がしばしば生じ
ている。
性に優れていることがら、各種機械部品や放熱機械部品
、自動車部品等に広く使用されている。しかしながら最
近これらの部品については７使用条件が一段と厳しくな
り、素材のままでは使用に耐えない場合がしばしば生じ
ている。
アルミニウム系材料の特性を向上させる方法の一つとし
ては、アルミニウム系基材の表面に各種セラミックを溶
射して表面皮膜を形成し、耐熱性、断熱性、高温耐食性
などの材料特性を改善する表面処理技術が採用されてい
る。
ては、アルミニウム系基材の表面に各種セラミックを溶
射して表面皮膜を形成し、耐熱性、断熱性、高温耐食性
などの材料特性を改善する表面処理技術が採用されてい
る。
しかしながらアルミニウム糸基材表面にセラミックの溶
射皮膜を形成して実用に供した場合、使用中に溶射皮膜
が環境温度によって加熱され、次いで常温まで冷却され
る上うな熱履歴を受けるような使用条件下で用いられる
と、基材表面から溶射皮膜が剥離する現象が生じる。
射皮膜を形成して実用に供した場合、使用中に溶射皮膜
が環境温度によって加熱され、次いで常温まで冷却され
る上うな熱履歴を受けるような使用条件下で用いられる
と、基材表面から溶射皮膜が剥離する現象が生じる。
セラミック溶射皮膜の剥離防止手段として、従ゾ
来はＮ１−Ａ７？（５〜２０％）、Ｎ１−Ｃｒ（２０％
） またはＮｉ基自溶性合金等の金属を下地溶射し、
次いで目的とするセラミック溶射材料を溶射被覆する方
法が一般におこなわれている。しかしながらＮ１系材料
を下地溶射に用いても、実用環境で熱履歴を受ける場合
には、溶射被膜に亀裂を生じたり、剥離して脱落を起こ
し、皮膜の寿命が短かい欠点がある。
） またはＮｉ基自溶性合金等の金属を下地溶射し、
次いで目的とするセラミック溶射材料を溶射被覆する方
法が一般におこなわれている。しかしながらＮ１系材料
を下地溶射に用いても、実用環境で熱履歴を受ける場合
には、溶射被膜に亀裂を生じたり、剥離して脱落を起こ
し、皮膜の寿命が短かい欠点がある。
このような断熱あるいは耐熱性が要求されるアルミニウ
ム系基材表面に形成したセラミック溶射皮膜の剥離現象
について検討した結果、剥離の原因は主としてアルミニ
ウム系基材、下地溶射皮膜、セラミック表面溶射皮膜の
熱膨張係数の差異に起因していることが明らかとなった
。また基材と異質の金属を下地溶射皮膜としているため
、基材との密着性が劣るのも皮膜が弱い原因となってい
る。
ム系基材表面に形成したセラミック溶射皮膜の剥離現象
について検討した結果、剥離の原因は主としてアルミニ
ウム系基材、下地溶射皮膜、セラミック表面溶射皮膜の
熱膨張係数の差異に起因していることが明らかとなった
。また基材と異質の金属を下地溶射皮膜としているため
、基材との密着性が劣るのも皮膜が弱い原因となってい
る。
本発明はアルミニウム系合金基材の表面に、密着性、耐
熱衝撃性に優れたセラミック溶射皮膜を形成せんとする
ものであり、下地溶射層としてアルミニウムーシリコン
系合金を溶射することを特徴としている。
熱衝撃性に優れたセラミック溶射皮膜を形成せんとする
ものであり、下地溶射層としてアルミニウムーシリコン
系合金を溶射することを特徴としている。
本発明における基材は純アルミニウム、Ａｅ−Ｃｕ系
、Ａ７？−Ｍｇ系、Ａｊ？−８ｉ系、ＡＪ−８ｉ−Ｍｇ
系、Ａｊ？−８ｉ −Ｃｕ系等の合金が含まれる。
、Ａ７？−Ｍｇ系、Ａｊ？−８ｉ系、ＡＪ−８ｉ−Ｍｇ
系、Ａｊ？−８ｉ −Ｃｕ系等の合金が含まれる。
これらのアルミニウム系合金基材の表面に耐熱性、断熱
性、高温耐食性の向上を目的として、セラミックを溶射
被覆して使用する場合が多い。これらの目的で使用する
セラミック溶射材としては、アルミナ、チタニア、ジル
コニア等の酸化物およびこれらの酸化物を主成分とする
複合酸化物がある。
性、高温耐食性の向上を目的として、セラミックを溶射
被覆して使用する場合が多い。これらの目的で使用する
セラミック溶射材としては、アルミナ、チタニア、ジル
コニア等の酸化物およびこれらの酸化物を主成分とする
複合酸化物がある。
アルミニウム系合金の熱膨張係数は１６×１・ｄ〜２４
Ｘ１０ ／℃程度であり、−刃表面に被覆するセラミ
ックの熱膨張係数は５×１０〜９ ×】ｄ６／℃程度で
あり、熱膨張係数の差異が表面溶射皮膜の耐熱衝撃性に
影響を与えている。アルミニウム基材と目的とするセラ
ミック溶射皮膜との糾合わせにおいて、下地溶射層の熱
膨張係数が、基材とセラミック皮膜の熱膨張係数の中間
値を有し、しかも下地層の融点が基材の融点に近くしか
も拡散結合しやすいものを下地溶射層に選択すれば、最
も強固なセラミック溶射皮膜が得られることが判明した
。
Ｘ１０ ／℃程度であり、−刃表面に被覆するセラミ
ックの熱膨張係数は５×１０〜９ ×】ｄ６／℃程度で
あり、熱膨張係数の差異が表面溶射皮膜の耐熱衝撃性に
影響を与えている。アルミニウム基材と目的とするセラ
ミック溶射皮膜との糾合わせにおいて、下地溶射層の熱
膨張係数が、基材とセラミック皮膜の熱膨張係数の中間
値を有し、しかも下地層の融点が基材の融点に近くしか
も拡散結合しやすいものを下地溶射層に選択すれば、最
も強固なセラミック溶射皮膜が得られることが判明した
。
このような観点からアルミニウム系基材への下地溶射材
として各種アルミニウム合金を検討した結果、アルミニ
ウムーシリコン系合金を下地溶射材として使用すると優
れた効果が得られることが判明した。下地溶射層として
基材と同種のアルミニウム合金を使用すると、基材との
拡散結合が容易となり融点も近いので強固な結合が得ら
れる。
として各種アルミニウム合金を検討した結果、アルミニ
ウムーシリコン系合金を下地溶射材として使用すると優
れた効果が得られることが判明した。下地溶射層として
基材と同種のアルミニウム合金を使用すると、基材との
拡散結合が容易となり融点も近いので強固な結合が得ら
れる。
また下地溶射層表面はプラスト処理した基地面よりも融
着しやすく、かつ微細な表面あらさを有しているので、
セラミック皮膜が一層強固に付着する効果をもたらす。
着しやすく、かつ微細な表面あらさを有しているので、
セラミック皮膜が一層強固に付着する効果をもたらす。
本発明において下地溶射材としてアルミニウムーシリコ
ン系合金としたのはシリコンの熱膨張係数はアルミニウ
ム熱膨張係数よりもはるかに小さく、アルミニウムーシ
リコン系合金を使用すると、基材のアルミニウム系合金
と表面皮膜のセラミックとの中間の熱膨張係数を有する
下地層が得られるためである。
ン系合金としたのはシリコンの熱膨張係数はアルミニウ
ム熱膨張係数よりもはるかに小さく、アルミニウムーシ
リコン系合金を使用すると、基材のアルミニウム系合金
と表面皮膜のセラミックとの中間の熱膨張係数を有する
下地層が得られるためである。
アルミニウムーシリコン系合金はＳｉを５〜３０％、好
ましくＩ／ｉ１２〜２５チ含有したものが良い。アルミ
ニウムーシリコン系合金はＳｉの他にＣｕ、Ｍｇ、Ｚｎ
を含んだものでも良く、さらにＦ ｅ、 Ｍｎ、 Ｎ
ｉ、Ｃｒ を含んだものでも何ら支障はない。
ましくＩ／ｉ１２〜２５チ含有したものが良い。アルミ
ニウムーシリコン系合金はＳｉの他にＣｕ、Ｍｇ、Ｚｎ
を含んだものでも良く、さらにＦ ｅ、 Ｍｎ、 Ｎ
ｉ、Ｃｒ を含んだものでも何ら支障はない。
本発明によって得られた溶射皮膜は基材との密着性が良
く、耐久性にも優れたものであるので、苛酷な条件下で
使用するアルミニウム合金材料の耐熱性、断熱性、高温
耐食性などの材料特性を向上させることが可能となる。
く、耐久性にも優れたものであるので、苛酷な条件下で
使用するアルミニウム合金材料の耐熱性、断熱性、高温
耐食性などの材料特性を向上させることが可能となる。
本発明により得られた溶射皮膜は燃焼装置などの機械部
品、熱交換器等の放熱機械部品、ピストン、シリンダー
ヘッド等の自動車部品等に広く利用できる。
品、熱交換器等の放熱機械部品、ピストン、シリンダー
ヘッド等の自動車部品等に広く利用できる。
次に実施例をあげて本発明を説明する。
実施例
表１に示した各種了ルミニウム系基材（、ｓｏｗｎメ×
６ｒｒｒｒｎｔ）の表面を３６４ｔアルミナでブラスト
処理した後、表１に示す各種下地溶射材をプラズマ溶射
法により厚さ０．１朋に下地溶射し、その上に表１に示
す各種セラミックをプラズマ溶射法により厚さ０３〜０
．６ ｔｔｍに溶射した。 下地溶射材の粒度は４４〜
７７μｍ、仕上溶射に使用したセラミック溶射材の粒度
は１０〜４４μｍである。
６ｒｒｒｒｎｔ）の表面を３６４ｔアルミナでブラスト
処理した後、表１に示す各種下地溶射材をプラズマ溶射
法により厚さ０．１朋に下地溶射し、その上に表１に示
す各種セラミックをプラズマ溶射法により厚さ０３〜０
．６ ｔｔｍに溶射した。 下地溶射材の粒度は４４〜
７７μｍ、仕上溶射に使用したセラミック溶射材の粒度
は１０〜４４μｍである。
これらのセラミック溶射皮膜を有する試片について、４
００℃で２０分間保持後水冷する熱処理操作を繰返し、
熱衝撃試験を実施した。セラミッり皮膜が剥離するまで
の熱処理回数をもって耐熱衝撃性を比較した。その結果
を表１に示す。
００℃で２０分間保持後水冷する熱処理操作を繰返し、
熱衝撃試験を実施した。セラミッり皮膜が剥離するまで
の熱処理回数をもって耐熱衝撃性を比較した。その結果
を表１に示す。
また比較のため従来のＮｉ基合金を下地溶射した」二に
セラミック溶射をし、同様の熱衝撃試験を実施した。こ
れらの結果も表１に合わせて記す。
セラミック溶射をし、同様の熱衝撃試験を実施した。こ
れらの結果も表１に合わせて記す。
表１の結果より、アルミニウム系基村上にアルミニウム
ーシリコン系合金を下地溶射し、次いでセラミックを溶
射したものは、従来のＮ１基合金を下地溶射したものに
比較して耐熱衝撃性が著しく向上することが明らかであ
る。
ーシリコン系合金を下地溶射し、次いでセラミックを溶
射したものは、従来のＮ１基合金を下地溶射したものに
比較して耐熱衝撃性が著しく向上することが明らかであ
る。
表 １
２９５
Claims (1)
- アルミニウムまたはアルミニウム合金基材の表面に、下
地層としてアルミニウムーシリコン系合金を溶射し、次
いでセラミックを溶射することを特徴とする溶射皮膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17846482A JPS5970758A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 溶射皮膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17846482A JPS5970758A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 溶射皮膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5970758A true JPS5970758A (ja) | 1984-04-21 |
Family
ID=16048970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17846482A Pending JPS5970758A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 溶射皮膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5970758A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016098407A (ja) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 溶射皮膜、これを有したエンジン、および溶射皮膜の成膜方法 |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP17846482A patent/JPS5970758A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016098407A (ja) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | 溶射皮膜、これを有したエンジン、および溶射皮膜の成膜方法 |
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