JPS60224771A - 高温における高耐蝕性セラミツク溶射被覆炭素部材 - Google Patents
高温における高耐蝕性セラミツク溶射被覆炭素部材Info
- Publication number
- JPS60224771A JPS60224771A JP8082184A JP8082184A JPS60224771A JP S60224771 A JPS60224771 A JP S60224771A JP 8082184 A JP8082184 A JP 8082184A JP 8082184 A JP8082184 A JP 8082184A JP S60224771 A JPS60224771 A JP S60224771A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- atmosphere
- coating
- thermally sprayed
- temp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- 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】
〔産業−１−の利用分野〕
この発明は高温雰囲気、特に高温の酸化１ｉｌ雰囲気に
おりる高耐蝕性セシミソク溶射被芭炭素部伺Ｇこ関する
。
おりる高耐蝕性セシミソク溶射被芭炭素部伺Ｇこ関する
。
カーボン電極或はカーホントレイ等多くの炭素製品或は
炭素含有物（以下単に炭素部拐という）が電気炉、その
他の高温雰囲気装置で使用されている。また、これら炭
素部材は、優れた耐薬品性と高い熱伝導性及び低い熱膨
張性等の多くの特性を有す／′）ために各種の十業的部
月とし“（も広く利用されている。
炭素含有物（以下単に炭素部拐という）が電気炉、その
他の高温雰囲気装置で使用されている。また、これら炭
素部材は、優れた耐薬品性と高い熱伝導性及び低い熱膨
張性等の多くの特性を有す／′）ために各種の十業的部
月とし“（も広く利用されている。
し２かし１、かかる炭素部材はこのような優れた特性を
有する反面、高温雰囲気において極めて耐酸化性Ｇこ乏
しく、高温の酸化性雰囲気においては酸化消耗が激しい
。また、炭素部祠は濡れ性に極め′ζ乏しく、メッキ或
は溶射等によって密着性の良い表面被膜を直接的に形成
することは極めて困難とされている。
有する反面、高温雰囲気において極めて耐酸化性Ｇこ乏
しく、高温の酸化性雰囲気においては酸化消耗が激しい
。また、炭素部祠は濡れ性に極め′ζ乏しく、メッキ或
は溶射等によって密着性の良い表面被膜を直接的に形成
することは極めて困難とされている。
このために炭素部材の表面にｌ容射被膜を強固に形成す
るに際して、予めガラス質の下地層を形成さ−（！−る
ことか特公昭３８−１４５号公報Ｇこ発表されている。
るに際して、予めガラス質の下地層を形成さ−（！−る
ことか特公昭３８−１４５号公報Ｇこ発表されている。
しかし、このような下地処理のｈｌ！！された溶射被膜
は、１ｒｌｉ温雰囲気での使用において溶射被膜の剥離
を４．、シ、充分な使用に耐えることばできない。
は、１ｒｌｉ温雰囲気での使用において溶射被膜の剥離
を４．、シ、充分な使用に耐えることばできない。
また、炭素含有量が２％〜６９％の炭素含有耐火物の優
れた耐スポーリング性及び耐侵蝕性に、更に優れた耐酸
化性及び耐摩耗性を付加した、アルミナ、或はスピネル
粉末等の溶射被膜の強固な形成に際して、上記炭素含有
耐火物中に、ノリコン。
れた耐スポーリング性及び耐侵蝕性に、更に優れた耐酸
化性及び耐摩耗性を付加した、アルミナ、或はスピネル
粉末等の溶射被膜の強固な形成に際して、上記炭素含有
耐火物中に、ノリコン。
アルミニウム、ノルコニウム、チタニウム、りｌ：】ム
、鉄等の金属を予め添加することが特開昭５８−６４２
８７号公報に発表されている。
、鉄等の金属を予め添加することが特開昭５８−６４２
８７号公報に発表されている。
しかし、このように基本部材中に特別に金属を配合する
ことは、部材の組成を変更することになり、ひいては部
材の竹状変化をも伴うものであり、例えばカーボントレ
イ、或はカーボン電極等の炭素部材への適用は極めて田
作である。
ことは、部材の組成を変更することになり、ひいては部
材の竹状変化をも伴うものであり、例えばカーボントレ
イ、或はカーボン電極等の炭素部材への適用は極めて田
作である。
本発明の目的は炭素部材、特に高温の雰囲気炉で使用さ
れるカーボンドレイ、或はカーボン坩堝等の炭素質基体
或は炭素が組成分中に配合されている炭素質基体に高温
の雰囲気、特に酸化性高温雰囲気中においても剥離する
ことなく、更には雰囲気カスによっても全く侵蝕される
ごとのない、セラミック溶射被覆層を有する炭素部材を
提供するごとにある。
れるカーボンドレイ、或はカーボン坩堝等の炭素質基体
或は炭素が組成分中に配合されている炭素質基体に高温
の雰囲気、特に酸化性高温雰囲気中においても剥離する
ことなく、更には雰囲気カスによっても全く侵蝕される
ごとのない、セラミック溶射被覆層を有する炭素部材を
提供するごとにある。
第１図は本発明の構成を示すもので、（１）は炭素質基
体、（２）は同炭素質基体（１）上に形成される金属溶
射被膜、そしζ（３）は同金屈溶射被股（２）」−に形
成されるセラミックス溶射被膜である。
体、（２）は同炭素質基体（１）上に形成される金属溶
射被膜、そしζ（３）は同金屈溶射被股（２）」−に形
成されるセラミックス溶射被膜である。
上記構成においＣ、セラミック溶射被膜（３）等が表面
に形成される基体となる炭素質基体（１１は、グラファ
イト、石炭、コークス、石油コークス、カーボンブラッ
ク等の炭素材からなるものであって、これら炭素材の一
種、又は二種以上を任意に選択して組成するが、本発明
においζは更に必要に応して、他の耐火物等を配合する
こともできる。
に形成される基体となる炭素質基体（１１は、グラファ
イト、石炭、コークス、石油コークス、カーボンブラッ
ク等の炭素材からなるものであって、これら炭素材の一
種、又は二種以上を任意に選択して組成するが、本発明
においζは更に必要に応して、他の耐火物等を配合する
こともできる。
上記炭素組成材は任意の形状に成型され、更にブラスト
処理等任意の手段により溶射被膜の形成に通ずる表面状
態に処理される。
処理等任意の手段により溶射被膜の形成に通ずる表面状
態に処理される。
上記の如くして溶射被膜の形成に好適な表面状態になさ
れた炭素質基体（１）上に、常温或は適当な予熱温度状
態で金属溶射被膜（２）が形成される。この金属溶射被
膜（２）は、同被膜形成後に形成されるセフミック熔射
被股（３）の下地被膜層となるものである。また、金属
溶射被膜（２）の膜厚は本発明において特に限定される
ことはないが、例えば炭素質ノ、１、体（１）或番、１
．１： Ｉｉｉに形成さ１１．るし−ノミノク溶剤破股
（：り）の気孔イ・ｉか人なる時１；＋：、化１）つ的
〃くする等適１；１゛に選ふごとができるが、一般的に
は２０〜７０μｍの厚みがあれは本発明のｒＥｌ的を達
成することができる。
れた炭素質基体（１）上に、常温或は適当な予熱温度状
態で金属溶射被膜（２）が形成される。この金属溶射被
膜（２）は、同被膜形成後に形成されるセフミック熔射
被股（３）の下地被膜層となるものである。また、金属
溶射被膜（２）の膜厚は本発明において特に限定される
ことはないが、例えば炭素質ノ、１、体（１）或番、１
．１： Ｉｉｉに形成さ１１．るし−ノミノク溶剤破股
（：り）の気孔イ・ｉか人なる時１；＋：、化１）つ的
〃くする等適１；１゛に選ふごとができるが、一般的に
は２０〜７０μｍの厚みがあれは本発明のｒＥｌ的を達
成することができる。
また、本発明において、下地溶射におりる十記金’；ｍ
溶射被Ｍ９ｆ２１用の金属は、本発明にかかる炭素部材
（４）が使用される雰囲気温度にて溶解はするが、范発
しないものであることが必要である。
溶射被Ｍ９ｆ２１用の金属は、本発明にかかる炭素部材
（４）が使用される雰囲気温度にて溶解はするが、范発
しないものであることが必要である。
即ち、かかる金属の溶融点が上記の雰囲気温度よりも高
いと、使用時において下地溶射被膜（２）の溶融による
被欣内気孔の充分なる解消が（葬られない。
いと、使用時において下地溶射被膜（２）の溶融による
被欣内気孔の充分なる解消が（葬られない。
一方、雰囲気温度で気化するような金属であれば、蒸散
による被膜層の消滅或は過度な被膜厚め減少が発生し、
好ましくない。
による被膜層の消滅或は過度な被膜厚め減少が発生し、
好ましくない。
従って、本発明においては、ＡＩ、 Ｚｎ等の金属が下
地溶射金属被膜（２）用の金属として最も一般的である
が、特に八１が好ましい金属である。
地溶射金属被膜（２）用の金属として最も一般的である
が、特に八１が好ましい金属である。
また、本発明においては、上記した性状を呈し１４ナイ
］金属でＪ＋れは、へ１７．ｎ等の如き各種の合金をも
使用することか（きる。即し、本発明において使用され
る“金１．カ”なる語は本発明の特定する上記性状を呈
し得イ）合金をも含むものと理解されるべきである。
］金属でＪ＋れは、へ１７．ｎ等の如き各種の合金をも
使用することか（きる。即し、本発明において使用され
る“金１．カ”なる語は本発明の特定する上記性状を呈
し得イ）合金をも含むものと理解されるべきである。
炭素質基体（１）−１の上記金属の下地溶射は、火焔溶
射、アーク溶射、或はプフスマ溶射等任意のｌ容射方法
により行うことができる。
射、アーク溶射、或はプフスマ溶射等任意のｌ容射方法
により行うことができる。
ついで、セラミツ２１ｇ躬被膜（３）であるが、かかる
被膜はアルミ・ノー、ノルコニア、ソリ力、或は各種金
属の窒化物、炭化物等からなり、任意の溶射方法により
上記下地金属熔躬膜（２）」−に形成される。
被膜はアルミ・ノー、ノルコニア、ソリ力、或は各種金
属の窒化物、炭化物等からなり、任意の溶射方法により
上記下地金属熔躬膜（２）」−に形成される。
不発す１の炭素部材は上記の如く構成されるものである
が、以下更にその作用について述べる。
が、以下更にその作用について述べる。
本発明の炭素部材を下地金属溶射被膜（２）を形成する
金属の溶融点以上の雰囲気温度の熱処理炉或は加熱炉内
にて高温に曝露せしめると、下地金属溶射膜（２）は溶
融状態となり、その一部は炭素質基体（１）の表層部に
存在する気孔内に侵入し、当該気孔を充填閉塞する。
金属の溶融点以上の雰囲気温度の熱処理炉或は加熱炉内
にて高温に曝露せしめると、下地金属溶射膜（２）は溶
融状態となり、その一部は炭素質基体（１）の表層部に
存在する気孔内に侵入し、当該気孔を充填閉塞する。
−力、十カ部に形成されているセラミック溶射破膜（３
）の−ト地１督との界面への開放気孔内へもそのイアＢ
は浸透充填すると共に、その一部は雰囲気ガスにより酸
化され安定な酸化物が形成される。
）の−ト地１督との界面への開放気孔内へもそのイアＢ
は浸透充填すると共に、その一部は雰囲気ガスにより酸
化され安定な酸化物が形成される。
このために下地金属溶射被膜（２）は炭素質基ｆ本（］
）及びセラミック熔溶射膜（３）とのアンカー効果を一
屓強化すると共に、下地金属溶射被膜（３）自体の気孔
解消効果により、優れた被成密着効果と液腺遮断効果を
１ηることができる。
）及びセラミック熔溶射膜（３）とのアンカー効果を一
屓強化すると共に、下地金属溶射被膜（３）自体の気孔
解消効果により、優れた被成密着効果と液腺遮断効果を
１ηることができる。
以下、更に本発明を炭素板に実施した一例に９いて述べ
る。
る。
炭素質基体（１）として黒鉛板を用い、その表面及び側
面をソラスト処理して全屈溶射に適した表面性状となＬ
７、ガスブラスマ溶射によりＡＩを５０７１ ｍの厚さ
に表面及び側面に熔射し、下地金ｒＦｒＪ／８Ｉ・ｊ被
膜（２）を形成さ−υだ。
面をソラスト処理して全屈溶射に適した表面性状となＬ
７、ガスブラスマ溶射によりＡＩを５０７１ ｍの厚さ
に表面及び側面に熔射し、下地金ｒＦｒＪ／８Ｉ・ｊ被
膜（２）を形成さ−υだ。
ついで、この金属溶射被膜（２）にクレイアルミナ（Ｇ
ｒａｙ Ａｌｕｍｉｎａ ； ＴｉＯ２が２．５％で残
部を＾１２０３とするもの）をガスプラスマ溶射により
１７５μｍの厚さにセラミック溶射被ｌＩ９＋３１を形
成さセた。
ｒａｙ Ａｌｕｍｉｎａ ； ＴｉＯ２が２．５％で残
部を＾１２０３とするもの）をガスプラスマ溶射により
１７５μｍの厚さにセラミック溶射被ｌＩ９＋３１を形
成さセた。
一方、プラスト処理条（１及びセラミ、り溶射条件を同
一にし、下地金属溶射被膜（２）を形成させ４（いセラ
ミ、り溶射黒鉛板を作成した。
一にし、下地金属溶射被膜（２）を形成させ４（いセラ
ミ、り溶射黒鉛板を作成した。
この両者を１２００℃の温度に保った人気雰囲気の高温
炉中に装入して、前記温度に到達せしめて後、直ちにこ
れを砲り出し、人気中にて富温まで放冷し７、再びごれ
を前記１２００°Ｃの温度に保定された炉内に装入して
加熱した。この加熱、冷却の繰り返しによりセラミ、り
溶射被Ｎ９＋３１のＩＩＩ離状況を観察比較した。
炉中に装入して、前記温度に到達せしめて後、直ちにこ
れを砲り出し、人気中にて富温まで放冷し７、再びごれ
を前記１２００°Ｃの温度に保定された炉内に装入して
加熱した。この加熱、冷却の繰り返しによりセラミ、り
溶射被Ｎ９＋３１のＩＩＩ離状況を観察比較した。
この結果を第２図に示す。第２図Ａは本発明の炭素部材
のセラミック溶射被膜（３）の剥離状況を示すスケッチ
であるが、酸化雰囲気中での上記の加り」〜冷却を２０
「１繰り返しても被膜剥離は全く認められムかった。
のセラミック溶射被膜（３）の剥離状況を示すスケッチ
であるが、酸化雰囲気中での上記の加り」〜冷却を２０
「１繰り返しても被膜剥離は全く認められムかった。
一力、第２図Ｂは下地被膜形成処理を行なわなかった比
較材におりるセラミ、り溶射被膜の剥離状態を示すスケ
ッチであるが、比較材は、酸化雰囲気での加熱冷却の繰
り返し１１回にして既に周辺部の一部にオンいて炭、＋
−質基体の酸化消耗に起因′４ろセラミック溶射被１模
の剥閂Ｉｔ （４＋が生し、１り後前りｌシ冷却の繰り
返しを重ねるに従、−ζ１記剥！Ｉｆ ｆ４印加速度的
に１が、人し７た。
較材におりるセラミ、り溶射被膜の剥離状態を示すスケ
ッチであるが、比較材は、酸化雰囲気での加熱冷却の繰
り返し１１回にして既に周辺部の一部にオンいて炭、＋
−質基体の酸化消耗に起因′４ろセラミック溶射被１模
の剥閂Ｉｔ （４＋が生し、１り後前りｌシ冷却の繰り
返しを重ねるに従、−ζ１記剥！Ｉｆ ｆ４印加速度的
に１が、人し７た。
以−１，述・＼てきたことく、本発明′（は、ド地金屈
ｌ簀隼ｊ被股は炭（昌″ｒ基１本と七−′ノミノクスｌ
容射被ｎテとを強力に・体化（きるとともに、下地金属
溶射被膜１″目４・の気孔解消÷Ｉ］巣に、１す、優れ
ノコ被Ｉ９密着効１１！と被膜ｊ匹１折勿戸製を奏する
ごとが（きる。
ｌ簀隼ｊ被股は炭（昌″ｒ基１本と七−′ノミノクスｌ
容射被ｎテとを強力に・体化（きるとともに、下地金属
溶射被膜１″目４・の気孔解消÷Ｉ］巣に、１す、優れ
ノコ被Ｉ９密着効１１！と被膜ｊ匹１折勿戸製を奏する
ごとが（きる。
第１図し１本発明の炭素部Ｈの断面図、第２図はセツミ
ック４則被膜形成炭素材におりろ被膜の剥ｐｅｌｔ試験
結ＩＩ′、のスケッチ（ある。 図中、 （１）炭、（１性基体 （２）金屈溶射被■９（３）
セラミ、り溶射被１脱 （４） 剥月１特許出願人 吉
川Ｔ業株式会社 代理人 小川 益（はが１名） 第 １ 図 第２図 Ａ ［３
ック４則被膜形成炭素材におりろ被膜の剥ｐｅｌｔ試験
結ＩＩ′、のスケッチ（ある。 図中、 （１）炭、（１性基体 （２）金屈溶射被■９（３）
セラミ、り溶射被１脱 （４） 剥月１特許出願人 吉
川Ｔ業株式会社 代理人 小川 益（はが１名） 第 １ 図 第２図 Ａ ［３
Claims (1)
- １、 使用温度以下の融点を有する金属溶射被膜層を下
層とし、セラミック溶射被膜層を表層とした二層溶剤被
膜を表面に形成してなることを特徴とするｉ！Ｔ＋温に
おけろ高耐蝕性セラミック溶射被覆炭素部祠。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082184A JPS60224771A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 高温における高耐蝕性セラミツク溶射被覆炭素部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082184A JPS60224771A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 高温における高耐蝕性セラミツク溶射被覆炭素部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60224771A true JPS60224771A (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=13729098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8082184A Pending JPS60224771A (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | 高温における高耐蝕性セラミツク溶射被覆炭素部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60224771A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5695883A (en) * | 1991-09-17 | 1997-12-09 | Tocalo Co., Ltd. | Carbon member having a metal spray coating |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP8082184A patent/JPS60224771A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5695883A (en) * | 1991-09-17 | 1997-12-09 | Tocalo Co., Ltd. | Carbon member having a metal spray coating |
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