JPS62156271A - 高融点無機化合物の厚肉コ−テイング方法 - Google Patents

高融点無機化合物の厚肉コ−テイング方法

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JPS62156271A
JPS62156271A JP29862085A JP29862085A JPS62156271A JP S62156271 A JPS62156271 A JP S62156271A JP 29862085 A JP29862085 A JP 29862085A JP 29862085 A JP29862085 A JP 29862085A JP S62156271 A JPS62156271 A JP S62156271A
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metal
mixture
ceramic molded
coated
reaction
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JP29862085A
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Nobuhiro Sata
佐多 延博
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4505Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application
    • C04B41/455Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements characterised by the method of application the coating or impregnating process including a chemical conversion or reaction

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  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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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】 産業上の利用分野 本発明は、高融点無機化合物、例えば周期律表第2.第
3、第4.第5.第6および第7周期金属の炭化物、ホ
ウ化物、ケイ化物、リン化物、硫化物、窒化物、酸化物
およびこれらの複合化合物を各種金属あるいはセラミッ
クス成形体の表面に厚肉コーティングを行う方法に関す
るものである。
従来の技術 従来、金属あるいはセラミックス成形体の表面に高融点
無機化合物をコーティングする方法としては溶射法、C
VD法、pvn法などがある。これらの方法はコーティ
ング層の形成に時間がかかるためFJWiのコーティン
グに有効ではあるが、1mm以上の厚肉コーティングの
技術としては作業効率上適当ではない、また金属あるい
はセラミックス成形体の表面に厚肉のセラミックスを形
成させる方法として、あらかじめ成形したセラミックス
を接合させる方法がある。これらの方法はセラミックス
成形体の間に接合用のインサート材を挿入して熱処理す
ることにより結合させたり、ろう付けによる方法が知ら
れているが、あらかじめ接合するセラミックスを製造し
ておく必要があり接合面が複雑な形状を有している場合
には必ずしも満足しうる方法とはいえない。
燃焼工程を開始させるに充分な温度に金属−非金属混合
物の表面層の小部分を強熱することにより(この場合、
一層から他層への燃焼帯の伝播は出発成分間の反応の結
果として放出される熱および熱伝達に基づく)金属と非
金属の反応を開始させ高融点無機化合物を合成する方法
が公知である。
(特公昭56−27441)反応は燃焼(tFとして知
られる混合物の薄層で進行し、この場合温度は2000
〜4000にという高い温度になる。燃焼帯は混合物中
に1〜15cm/sの速度で広がる。このような高融点
無機化合物の合成時に遠心力や静ガス圧または静水圧で
圧縮することにより高密度の成形体を得る方法が提案さ
れている。
(例えば特願昭53−2512.0願57−50発明が
解決しようとする問題点 本発明の目的は金属−非金属混合物の局部に着火するこ
とにより反応を開始させ燃焼帯の進行とともに高融点無
機化合物を合成する方法において高融点無機化合物を合
成すると同時に金属あるいはセラミックス成形体の表面
に接合することにより、簡単な構造の装置を用いて安価
にできる高融点無機化物の厚肉コーティングを行う方法
を提供することある。
問題点を解決するための手段 本発明に従えば周期律表第2、第3、第41、第5、第
6および第7問期から選ばれる金属または金属化合物の
少なくとも一種、非金属元素C,B、Si、P、Sまた
はアジ化物の少なくとも一種を充分混合し、コーティン
グの対象となる金属またはセラミックス成形体の表面に
上記混合物を加圧圧縮し、真空またはO01〜200a
tmの不活性雰囲気下で混合物の端部に強熱着火して発
熱反応を開始させ、その反応がさらに混合物の次の層へ
の熱伝達によって伝播される条件下で自己増殖的に合成
反応を加圧方向とほぼ平行な方向に進展させ、圧縮バネ
の伸長力を利用することによって合成と同時に金属ある
いはセラミックス成形体の表面に接合することによって
その目的を達成することができる。
本発明方法における接合は投錨効果といわれる機械的な
作用をその主な要因とする接合法を利用するものである
。コーティングする高融点無機化合物が合成反応の際に
高熱を発生するもの(例えばニホウ化チタンTiB2や
ニホウ化ジルコニウムZrB2)であり、またコーティ
ングの対象となる金属またはセラミックス成形体の熱伝
導特性が小さいため、あるいは融点が低いために高熱に
より表層が一部溶解するものであるならば、特にコーテ
ィングする高融点無機化合物とコーティングの対象とな
る金属あるいはセラミックス成形体の間に別の高発熱混
合物層を設ける必要はない。しかしながらコーティング
する高融点無機化合物が合成反応の際に発生した熱が少
なく、あるいはコーティングの対象となる金属またはセ
ラミックス成形体の熱伝導特性が良いかあるいは融点が
高いために表層が一部溶解する条件にない場合には高発
熱混合物層をコーティングする高融点−sa化合物とコ
ーティングの対象となる金属あるいはセラミックス成形
体の間にあらかじめ設けておき、合成反応の際に高発熱
混合物層の反応の結果生じた高熱を接合に利用する必要
がある。さらに、あらかじめコーティングの対象となる
金属またはセラミックスの表面を平面でなく凹凸状に加
工することによって、効果的に接合強度の高いコーティ
ングを行うことができる。
本発明方法の特徴は、コーティングの対象となる金属ま
たはセラミックス成形体の表面に金属−非金属混合物を
加圧圧縮し、真空または0.1〜200atmの不活性
ガスに置換した容器内において、混合物の端部に強熱着
火して発熱反応を開始させ、自己増殖的、な合成反応が
加圧方向とほぼ平行な方向に進展し反応がコーティング
の対象となる金属またはセラミックス成形体の表面に達
した時に合成物と金属またはセラミックスとが強固に接
合するように、圧縮バネの伸張力によって接合に必要な
圧力が持続的に加えられる点にある。
したがって圧縮バネの役割は混合物の圧粉と合成物の接
合を可能ならしめることであり、圧縮バネはその目的に
合致するバネ定数と圧縮強度および伸張長さを有するも
のでなくてはならない、これらの条件はコーティングす
る高融点無機化合物の収縮距離、圧縮断面積、コーティ
ングの対象となる金属またはセラミックスの材質等によ
ってその最適条件を決定することができる。
本発明方法における着火方法は確実な着火のためと、加
圧圧縮方向とほぼ平行な方向に反応を進展させるために
、混合物の端部に接するように2木のタングステンある
いは同等の高融点金属の導線を配し2本の導線の間に例
えば0.2mm径の白金線を接続する着火治具を用いる
。タングステン線に電流を通じることによって白金線を
通電加熱させ、あるいは電流を通じることによって蒸発
飛散した白金がその後の電流の経路となることによって
混合物に強熱を与え確実な着火に導く、2木の導線の間
に細線を接続するか・わりに高周波電流を通じることに
よってイオン化したガスを電流の経路として混合物に強
熱を与えることも可能である。このような確実な着火方
法を備えることにより、本発明方法は高融点無機化合物
の厚肉コーティング方法として極めて実用性に優れたも
のとなる。
発明の効果 本発明方法に従えば、周期律表第2.第3、第4、第5
.第6および第7周期から選ばれる金属の炭化物、ホウ
化物、ケイ化物、リン化物、硫化物、窒化物、酸化物お
よびこれらの複合化合物を金属またはセラミックスの表
面に極めて筒中な装置および操作で短時間のうちに厚肉
コーティングすることができ1本発明方法は極めて実用
性に優れたものである。また本発明方法に従えばほとん
どあらゆる金属またはセラミックスの表面にコーティン
グすることが可能となる。コーティング層の厚さは1m
m以上が可能であり、最大厚さの限界は事実上ない。一
度にコーティングできる面積は1mm2以上が可能であ
り、装置を工夫するこ最適方法を検討することによって
、コーテイング面が複雑な形状を有しているような場合
にも対応することができる0次に実施例によって本発明
をさらに詳細に説明する。
実施例1 図1に示すように、真空にできる容器内に黒鉛で熱遮断
したクロムモリブデン鋼製のFJ型を設置し、n型内に
チタンとホウ素の粉末をモル比で1対2の割合で充分混
合した混合物を充填し、その上にコーティングの対象と
なるチタン棒をのせる。
コーティング面積は1cm?、混合粉末は2gである。
上下より500kg/cm2の圧力をかけ。
バネを圧縮させると同時に圧粉を行う、容器内を真空引
きし余分なガスを排出する。あらかじめ装着した着大治
、具(2木のタングステン線の端部に0.2mm径の白
金線を溶接したもの)に電流を瞬時流してコーティング
層の外側から接合面に向って反応を開始させる0反応が
圧粉体の端部から進展するに従って3000℃に加熱さ
れた燃焼帯と同時にち密化が進行し、反応によって収縮
した距離はバネの伸張によって遂次補なわれる。燃焼帯
がチタン棒の端面に達すると高熱によりチタン棒の表層
が溶解しニホウ化チタンの厚肉コーティング層と強固に
結合される0反応終了後冷却した試料を鋳型より取り出
しチタン表面にニホウ化チタンをコーティングした接合
体の製造を完了する。
得られたコーティング層は密度4.4g/cm3、厚さ
4.5mm、接合強度は400kg/cm2であった。
実施例2 反応物が200kg/cm2の圧力下で型内で圧縮され
る点を除き、実施例1において述べたと同一の方法で黄
銅表面にホウ化チタン(TiB)がコーティングされる
。鋳型内に充填するチタンとホウ素の粉末はモル比でl
対lの割合で充分混合した混合物2gを用いる。得られ
たコーティング層は密度4.5g/cm3 、厚さ4.
4mm、接合強度は400kg/cm2であった。
実施例3 反応物が200kg/cm2の圧力下で型内で圧縮され
る点、チタンとホウ素の粉末をモル比でl対2の割合で
混合した高発熱混合物を0.2gをあらかじめコーティ
ング層とコーティングの対象となるチタン棒の間に充填
する点を除き実施例1において述べたと同一の方法でチ
タン表面にホウ化チタン(TiB)がコーティングされ
る。鋳型内に充填するチタンとホウ素の粉末はモル比で
l対1対の割合で充分に混合した混合物2gを用いる。
 得られたコーティング層は、密度45g/Cm3、 
厚さ5mm、 接合強度は400kg/cm2 であっ
た。
実施例4 反応物が500kg/cm2の圧力下で型内で圧縮され
る点、チタンとホウ素の粉末をモル比で1対2の割合で
混合した高発熱混合物0.2gをあらかじめコーティン
グ層とコーティングの対象となるステンレス鋼(SUS
304)の間に充填する点を除き実施例1において述べ
たと同一の方法で、ステンレス鋼の表面に炭化ジルコニ
ウム(ZrC)がコーティングされる。鋳型内に充填す
るジルコニウムと炭素の粉末はモル比でl対lの割合で
充分混合した混合物2gを用いる。得られたコーティン
グ層は密度6 、l g / c m” 、厚さ3.6
mm、接合強度は300kg/cm2であった。
実施例5 反応物が200kg/cm2の圧力下で型内で圧縮され
る点を除き、実施例1において述べたと同一の方法でア
ルミニウム全屈の表面に窒化チタン(T i N)がコ
ーティングされる。鋳型内に充填するチタンとアジ化ナ
トリウム(NaN3)の粉末はモル比で3対lの割合で
充分に混合した混合物2gを用いる。チタンとアジ化ナ
トリウムの反応により窒化チタンとナトリウムが生成し
、ナトリウムはガス状となって鋳型の外へ排出され。
窒化チタンのコーティング層がアルミニウム表面に形成
される。 得られたコーティング層は密度5.3g/c
m3 、厚さ3.4mm、接合強度は90n It w
 / m 62−s 4L4m
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法によって高融点無機化合物の厚肉コ
ーティングを行なうための装置及び金属−非金属混合物
とコーティングの対象となる金属の装填の一例を示す立
面図であり、図中符号1は圧縮装δの一部、2は真空容
器、3は真空排出口。 4はアルゴンガス導入口、5は着火のための電流印加装
置、6は圧縮バネ、7はクロムモリブデン鋼製の鋳型、
8は黒鉛製の熱絶縁材、9はタングステン線、10は全
屈−非金属混合物、11はコーティングの対象となる金
属である。 特許出願人 工業技術院長 等々力  達1”  ””
− 指定代理人 工業技術院東北工業技術試験所、長゛い!
−角   清  震 “ [”・γ : 、−・ 、1.411.’、、、1−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 周期律表第2、第3、第4、第5、第6および第7
    周期から選ばれる金属または金属化合物の少なくとも一
    種、非金属元素C、B、Si、P、Sまたはアジ化物の
    少なくとも一種を充分混合し、コーティングの対象とな
    る金属またはセラミックス成形体表面に上記混合物を加
    圧圧縮し、真空または0.1〜200atmの不活性雰
    囲気下で混合物の端部に強熱着火して発熱反応を開始さ
    せ、その反応がさらに混合物の次の層への熱伝達によっ
    て伝播される条件下で自己増殖的に合成反応を加圧方向
    とほぼ平行な方向に進展させ圧縮バネの伸張力を利用す
    ることによって合成と同時に金属またはセラミックス成
    形体の表面に高融点無機化合物の厚肉コーティングを行
    う方法。 2 周期律表第2、第3、第4、第5、第6および第7
    周期から選ばれる金属または金属化合物の少なくとも一
    種、非金属元素C、B、Si、P、Sまたはアジ化物の
    少なくとも一種を充分混合し、コーティングの対象とな
    る金属またはセラミックス成形体の表面に上記混合物を
    加圧圧縮する際に更に反応によって合成される厚肉コー
    ティング層と金属またはセラミックス成形体の間に高発
    熱混合物の層を設け、真空または0.1〜200atm
    の不活性雰囲気下で混合物の端部に強熱着火して発熱反
    応を開始させ、その反応がさらに混合物の次の層への熱
    伝達によって伝播される条件下で自己増殖的に合成反応
    を加圧方向とほぼ平行な方向に進展させ圧縮バネの伸張
    力を利用することによって合成と同時に金属またはセラ
    ミックス成形体の表面に高融点無機化合物の厚肉コーテ
    ィングを行う方法。
JP29862085A 1985-12-27 1985-12-27 高融点無機化合物の厚肉コ−テイング方法 Granted JPS62156271A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01272770A (ja) * 1988-04-21 1989-10-31 Komatsu Ltd 金属体上へのセラミック層形成方法
WO1995022512A1 (en) * 1994-02-16 1995-08-24 University Of Cincinnati Method for joining ceramic and metal-ceramic heating elements to electrical terminals by micropyretic synthesis, compositions for electrical terminals and heaters comprising the same
US5468690A (en) * 1991-08-30 1995-11-21 University Of Cincinnati Combustible slurry for joining metallic or ceramic surfaces or for coating metallic, ceramic and refractory surfaces

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JPH0213028B2 (ja) 1990-04-03

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