JPS6031901B2 - プラズマ溶射皮膜形成方法 - Google Patents
プラズマ溶射皮膜形成方法Info
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- JPS6031901B2 JPS6031901B2 JP56163311A JP16331181A JPS6031901B2 JP S6031901 B2 JPS6031901 B2 JP S6031901B2 JP 56163311 A JP56163311 A JP 56163311A JP 16331181 A JP16331181 A JP 16331181A JP S6031901 B2 JPS6031901 B2 JP S6031901B2
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- plasma
- spraying
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- spray coating
- sprayed
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- 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
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/134—Plasma spraying
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマ溶射によってワーク表面に形成される
密着性を維持しつつ耐摩耗性に優れ、且つ高硬度の溶射
皮膜形成方法に関する。
密着性を維持しつつ耐摩耗性に優れ、且つ高硬度の溶射
皮膜形成方法に関する。
従来から、浸炭、窒化、焼入れ、硬質クロムメッキ、金
属溶射、ガス溶射等の表面硬化法（ハードフェーシング
）によって各種材料、部品の表面に硬質層或いは硬化膜
を形成し、耐摩耗性等の向上を図っており、また最近に
おいては、プラズマ溶射法による表面硬化法が利用され
るに至っている。
属溶射、ガス溶射等の表面硬化法（ハードフェーシング
）によって各種材料、部品の表面に硬質層或いは硬化膜
を形成し、耐摩耗性等の向上を図っており、また最近に
おいては、プラズマ溶射法による表面硬化法が利用され
るに至っている。
斯るプラズマ溶射法はＭｏ（モリブデン）、Ｗ（タング
ステン）、Ｎｉ（ニッケル）、セラミックス或いは超耐
熱材料であるサーメツトなどの高硬度、高融点の物質を
１０００餅Ｇ〜２００００午０という極めて高温のプラ
ズマ炎の中に投入して、溶融した微粒子とし、これを３
５０〜４３０の／ｓｅｃのジェット流によって高速度で
素材表面に吹き付けて一様な溶射皮膜を形成するように
したものである。
ステン）、Ｎｉ（ニッケル）、セラミックス或いは超耐
熱材料であるサーメツトなどの高硬度、高融点の物質を
１０００餅Ｇ〜２００００午０という極めて高温のプラ
ズマ炎の中に投入して、溶融した微粒子とし、これを３
５０〜４３０の／ｓｅｃのジェット流によって高速度で
素材表面に吹き付けて一様な溶射皮膜を形成するように
したものである。
そして上記ジェット流をなす作動ガスとしてふ（アルゴ
ン）Ｈｅ（ヘリウム）、日２（水素）、Ｎ２（チッ素）
、Ｃ０（一酸化炭素）などがあるが、一般的にはＡｒガ
ス或いはＡｒガスにＮ２及び４などを混入したものを用
い、トーチの電極材料の保護及び消耗を少〈し、安定し
たジェット流を長時間維持するとともに、高温度領域を
拡大し加熱を強力に行なうようにしている。
ン）Ｈｅ（ヘリウム）、日２（水素）、Ｎ２（チッ素）
、Ｃ０（一酸化炭素）などがあるが、一般的にはＡｒガ
ス或いはＡｒガスにＮ２及び４などを混入したものを用
い、トーチの電極材料の保護及び消耗を少〈し、安定し
たジェット流を長時間維持するとともに、高温度領域を
拡大し加熱を強力に行なうようにしている。
ここで従来のプラズマ溶射においては、溶射皮膜の酸化
防止を図り密着性を向上せるめる目的から、ガスによっ
てシールドした無酸化雰囲気中でプラズマ溶射を行なう
ようにしている。
防止を図り密着性を向上せるめる目的から、ガスによっ
てシールドした無酸化雰囲気中でプラズマ溶射を行なう
ようにしている。
しかしながら、無酸化雰囲気におけるプラズマ溶射によ
って形成される溶射皮膜の硬度は４００〜４５雌ｍＶ程
度であり、これでは耐摩耗性が増々要求されるピニオン
シャフト、シフトフオーク等の表面に形成する被膜とし
て不充分である。これに対し、比較的硬度を高める手段
としてガス溶射があり、このガス溶射にってＭｏの皮膜
を形成する場合には、該皮膜の硬度は斑０〜６２凪ｍＶ
程度となるので硬度的には満足するものであるが、皮膜
の剥離強度が２６０〜２７５ｋ９／地となるので実用に
供し得ない。
って形成される溶射皮膜の硬度は４００〜４５雌ｍＶ程
度であり、これでは耐摩耗性が増々要求されるピニオン
シャフト、シフトフオーク等の表面に形成する被膜とし
て不充分である。これに対し、比較的硬度を高める手段
としてガス溶射があり、このガス溶射にってＭｏの皮膜
を形成する場合には、該皮膜の硬度は斑０〜６２凪ｍＶ
程度となるので硬度的には満足するものであるが、皮膜
の剥離強度が２６０〜２７５ｋ９／地となるので実用に
供し得ない。
本発明者等は所定範囲の割合で溶射剤の酸化物が混在す
る溶射皮膜は、密着性が阻害されることなく硬度のみが
向上するという知見に基き、上誌従釆例の課題を解決す
べく本発明をなしたものである。
る溶射皮膜は、密着性が阻害されることなく硬度のみが
向上するという知見に基き、上誌従釆例の課題を解決す
べく本発明をなしたものである。
即ち、本発明の目的は、プラズマジェットの作動ガス中
に、あえて適量の空気を供給混合せしめることで、熔射
剤中に適量の酸化物を混在せしめ且つ該酸化物を構成す
る酸素の割合が４．０〜８０重量％とした耐摩耗性と硬
度の双方を同時に満足するプラズマ溶射皮膜形成方法を
提供するにある。
に、あえて適量の空気を供給混合せしめることで、熔射
剤中に適量の酸化物を混在せしめ且つ該酸化物を構成す
る酸素の割合が４．０〜８０重量％とした耐摩耗性と硬
度の双方を同時に満足するプラズマ溶射皮膜形成方法を
提供するにある。
以下に本発明の好適一実施例を添付した参考写真ととも
に詳述する。参考写真１は本発明に係る溶射皮膜形成方
法によって得られた溶射皮膜をＩＯＮ群こ拡大したもの
であり、その製造方法は次の通りである。
に詳述する。参考写真１は本発明に係る溶射皮膜形成方
法によって得られた溶射皮膜をＩＯＮ群こ拡大したもの
であり、その製造方法は次の通りである。
先ずワーク表面にプラズマジェットを噴出するトーチ内
にＡｒ等の不活性作動ガスを送給するとともに、トーチ
内の陽極と陰極間に高周波放電を行なし、ア−クを発生
せしめ、作動ガスを加熱する。
にＡｒ等の不活性作動ガスを送給するとともに、トーチ
内の陽極と陰極間に高周波放電を行なし、ア−クを発生
せしめ、作動ガスを加熱する。
すると作動ガスの一部は電離状態となって所謂プラズマ
を発生し、プラズマジェットとしてトーチから噴出する
。このときＭｏなどの溶射材の粉末をプラズマジェット
中に送給するとともに、該プラズマジェット中に露点が
−５℃〜１５ｏＣの乾燥空気を強制的に供給源合する。
斯る乾燥空気を供給するのは、自然に巻込まれる空気は
水分を含んでおり、熔射皮膜中に水分が混入すると皮膜
の剥離強度が低下するからである。このようにして溶射
材はプラズマジェットの熱によって溶融し、その一部は
上記強制的に供給した空気によって酸化せしめられ、ワ
ーク表面に吹付け形成される溶射皮膜には参考写真１及
び第１図に示す如く、空孔１・・・の間に細長い形状を
した溶射材の酸化物２・・・がマトリックス状に混在す
ることとなる。また参考写真Ｄ‘ま酸素・アセチレンガ
ス炎を用し、てＭｏ線村を溶融してワーク表面に皮膜を
形成するガス溶射皮膜を１０Ｍ部こ拡大して示したもの
であり、この参考写真からも明らかな如く、炎の温度が
約３２００ｑｏと低いガス溶射による場合は溶融して飛
行するＭｏ粒子の粒径も１００〜１５０仏と大きいため
、皮膜の組織自体が阻大化し、後述の実験結果からも明
らかな如く、剥離強度の面において欠点がある。そして
参考写真ｍは通常のプラズマ溶射、即ち無酸化雰囲気に
おいて行なったプラズマ溶射によって得られた溶射皮膜
を１００倍拡大したものであり、この参考写真ｍからも
明らかな如く、通常のプラズマ溶射による場合は皮膜組
織は繊密であるが、溶射材の酸化物の混在は殆んどなく
、後述する実験結果からも明らかな如く硬度が不足する
こととなる。次に溶射条件として、 １．プラズマ溶射材：プラズマダイン製 ＳＧＩＯＯガ
ン２．作 動 電 流：９０Ｍ ３．；電圧：２８Ｖ ４． ガ ス：Ａｆｌｏ瓜ＣＦＨ５．溶 射
距 離：３０肌／机 ６．港 射 材：９９．９％ Ｍｏ粉末 ７．空気流量（強制供給）：７００そ／分内径５中のノ
ズルよりプ ラズマ炎中へ混入する。
を発生し、プラズマジェットとしてトーチから噴出する
。このときＭｏなどの溶射材の粉末をプラズマジェット
中に送給するとともに、該プラズマジェット中に露点が
−５℃〜１５ｏＣの乾燥空気を強制的に供給源合する。
斯る乾燥空気を供給するのは、自然に巻込まれる空気は
水分を含んでおり、熔射皮膜中に水分が混入すると皮膜
の剥離強度が低下するからである。このようにして溶射
材はプラズマジェットの熱によって溶融し、その一部は
上記強制的に供給した空気によって酸化せしめられ、ワ
ーク表面に吹付け形成される溶射皮膜には参考写真１及
び第１図に示す如く、空孔１・・・の間に細長い形状を
した溶射材の酸化物２・・・がマトリックス状に混在す
ることとなる。また参考写真Ｄ‘ま酸素・アセチレンガ
ス炎を用し、てＭｏ線村を溶融してワーク表面に皮膜を
形成するガス溶射皮膜を１０Ｍ部こ拡大して示したもの
であり、この参考写真からも明らかな如く、炎の温度が
約３２００ｑｏと低いガス溶射による場合は溶融して飛
行するＭｏ粒子の粒径も１００〜１５０仏と大きいため
、皮膜の組織自体が阻大化し、後述の実験結果からも明
らかな如く、剥離強度の面において欠点がある。そして
参考写真ｍは通常のプラズマ溶射、即ち無酸化雰囲気に
おいて行なったプラズマ溶射によって得られた溶射皮膜
を１００倍拡大したものであり、この参考写真ｍからも
明らかな如く、通常のプラズマ溶射による場合は皮膜組
織は繊密であるが、溶射材の酸化物の混在は殆んどなく
、後述する実験結果からも明らかな如く硬度が不足する
こととなる。次に溶射条件として、 １．プラズマ溶射材：プラズマダイン製 ＳＧＩＯＯガ
ン２．作 動 電 流：９０Ｍ ３．；電圧：２８Ｖ ４． ガ ス：Ａｆｌｏ瓜ＣＦＨ５．溶 射
距 離：３０肌／机 ６．港 射 材：９９．９％ Ｍｏ粉末 ７．空気流量（強制供給）：７００そ／分内径５中のノ
ズルよりプ ラズマ炎中へ混入する。
の条件によってワーク表面に形成した溶射皮膜の摩耗テ
ストを第２図に示す装置によって行なった結果を〔表１
〕に示す。
ストを第２図に示す装置によって行なった結果を〔表１
〕に示す。
尚図中Ｗはワークであり、その材質はＳＣＭ２２で外周
には０．３肌厚のＭｏ溶射皮膜３が形成されている。ま
た４はステータであり、その材質はＳＣＭ２２からなる
浸炭材で、回転数は２０比ｐｍ更に接触中１０帆で圧力
を３０ｋｇ／地として潤滑油（ホンダウルトラＳ）を介
して２０時間ワークに接触回転するようにしている。表
１この〔表１〕から明らかな如く、溶射皮膜中の酸素
量が４．０重量％未満では硬度も充分といえず、且つ摩
耗量も大きい。
には０．３肌厚のＭｏ溶射皮膜３が形成されている。ま
た４はステータであり、その材質はＳＣＭ２２からなる
浸炭材で、回転数は２０比ｐｍ更に接触中１０帆で圧力
を３０ｋｇ／地として潤滑油（ホンダウルトラＳ）を介
して２０時間ワークに接触回転するようにしている。表
１この〔表１〕から明らかな如く、溶射皮膜中の酸素
量が４．０重量％未満では硬度も充分といえず、且つ摩
耗量も大きい。
また酸素量が８．の重量％を超えると硬度は飛躍的に向
上し摩耗量は減少するが、剥離強度が低下する欠点があ
る。尚、強制的に供給する空気の供給量で表わさず、酸
素の重量％で表わしたのは、空気の供給量は綾射条件＊
＊によて異なること及び被膜の硬度に直接影響するのは
酸化物の量であることによる。次に本発明方法の溶射皮
膜と、ガス溶射及び無酸化雰囲気におけるプラズマ溶射
によって形成された溶射皮膜とを硬度及び剥離強度の点
で比較して〔表２〕に示す。
上し摩耗量は減少するが、剥離強度が低下する欠点があ
る。尚、強制的に供給する空気の供給量で表わさず、酸
素の重量％で表わしたのは、空気の供給量は綾射条件＊
＊によて異なること及び被膜の硬度に直接影響するのは
酸化物の量であることによる。次に本発明方法の溶射皮
膜と、ガス溶射及び無酸化雰囲気におけるプラズマ溶射
によって形成された溶射皮膜とを硬度及び剥離強度の点
で比較して〔表２〕に示す。
表 ２
この〔表２〕から明らかな如く、ガス溶射による場合は
ある程度の硬度を得ることができるが、剥離強度に劣り
実用に供せず、また通常の無酸化雰囲気におけるプラズ
マ溶射による場合は充分な剥離強度を得ることができる
が、硬度が不足し、ピニオンシャフト或はシフトフオー
クの如く高硬度が要求されている部材には適用できない
。
ある程度の硬度を得ることができるが、剥離強度に劣り
実用に供せず、また通常の無酸化雰囲気におけるプラズ
マ溶射による場合は充分な剥離強度を得ることができる
が、硬度が不足し、ピニオンシャフト或はシフトフオー
クの如く高硬度が要求されている部材には適用できない
。
これに反し適量の空気を強制的にプラズマジェット中に
混入せしめ、皮膜中に所定量の溶射材酸化物を含有する
ようにしたものは、硬度及び剥離強度のいずれをも満足
することが分かる。以上の説明で明らかな如く本発明に
よれば溶融した溶射材をワーク表面に吹付けるプラズマ
ジェット中に、あえて空気を強制的に供給混合すること
で、溶射皮膜中にその割合が４．０〜８．の重量％であ
る酸素によって構成される溶射材の酸化物混在せしめた
ので、高硬度と剥離強度の双方を同時に満足する溶射皮
膜を得ることができ、しかも組織が繊密で均一なものが
得られる。
混入せしめ、皮膜中に所定量の溶射材酸化物を含有する
ようにしたものは、硬度及び剥離強度のいずれをも満足
することが分かる。以上の説明で明らかな如く本発明に
よれば溶融した溶射材をワーク表面に吹付けるプラズマ
ジェット中に、あえて空気を強制的に供給混合すること
で、溶射皮膜中にその割合が４．０〜８．の重量％であ
る酸素によって構成される溶射材の酸化物混在せしめた
ので、高硬度と剥離強度の双方を同時に満足する溶射皮
膜を得ることができ、しかも組織が繊密で均一なものが
得られる。
したがってシフトフオーク或いはピニオンシャフト等の
高硬度及び耐摩耗性が要求される部材に適用して極めて
効果的である。
高硬度及び耐摩耗性が要求される部材に適用して極めて
効果的である。
図面は本発明の好適一実施例を示すものであり、第１図
は本発明に係る溶射皮膜の拡大図、第２図は耐摩耗性テ
ストを行なう装置の概略側断面図である。 尚、図面中１は空孔、２は酸化物、３は港射皮膜、４は
ステータ、Ｗはワークである。 第１図 第２図
は本発明に係る溶射皮膜の拡大図、第２図は耐摩耗性テ
ストを行なう装置の概略側断面図である。 尚、図面中１は空孔、２は酸化物、３は港射皮膜、４は
ステータ、Ｗはワークである。 第１図 第２図
Claims (1)
- １ プラズマ溶射における溶射粒子の飛行雰囲気を無酸
化雰囲気とするとともに該雰囲気中への空気の巻込みが
殆んどないような溶射距離とし、更に溶射皮膜中の酸化
物を構成する酸素の割合が溶射皮膜全体に対して４．０
〜８．０重量％となる量の露点−５℃〜１５℃の乾燥空
気を、プラズマジエツト炎中に強制的に供給するように
したことを特徴とするプラズマ溶射皮膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163311A JPS6031901B2 (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | プラズマ溶射皮膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56163311A JPS6031901B2 (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | プラズマ溶射皮膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5864371A JPS5864371A (ja) | 1983-04-16 |
| JPS6031901B2 true JPS6031901B2 (ja) | 1985-07-25 |
Family
ID=15771414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56163311A Expired JPS6031901B2 (ja) | 1981-10-12 | 1981-10-12 | プラズマ溶射皮膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031901B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61200204U (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-15 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5766693A (en) * | 1995-10-06 | 1998-06-16 | Ford Global Technologies, Inc. | Method of depositing composite metal coatings containing low friction oxides |
| DE19733205B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung für eine Zylinderlauffläche einer Hubkolbenmaschine aus einer übereutektischen Aluminium/Siliziumlegierung, Spritzpulver zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| DE19733204B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium Legierung, Spritzpulver zu deren Herstellung sowie deren Verwendung |
| PT1022351E (pt) * | 1999-01-19 | 2004-10-29 | Sulzer Metco Ag | Revestimento aplicado por pulverizacao de plasma para o interior dos cilindros de blocos de de motor e processo para seu fabrico |
-
1981
- 1981-10-12 JP JP56163311A patent/JPS6031901B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61200204U (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-15 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5864371A (ja) | 1983-04-16 |
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