JPS62238363A - レ−ザセラミツクスコ−テイング方法 - Google Patents
レ−ザセラミツクスコ−テイング方法Info
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- JPS62238363A JPS62238363A JP8146286A JP8146286A JPS62238363A JP S62238363 A JPS62238363 A JP S62238363A JP 8146286 A JP8146286 A JP 8146286A JP 8146286 A JP8146286 A JP 8146286A JP S62238363 A JPS62238363 A JP S62238363A
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- laser beam
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- beam irradiation
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、Ｃｏｇレーザなど工業用レーザを用いたギ
ヤや機械部品表面へのセラミックスの被膜形成方法、即
ちレーザセラミックスコーティング方法に関する。
ヤや機械部品表面へのセラミックスの被膜形成方法、即
ちレーザセラミックスコーティング方法に関する。
機械部品（ギヤや軸など）や計測用センサなどの表面に
アルミナや窒化グイ素などのセラミックスｉ膜を形成さ
せ、耐熱性、耐食性、耐摩耗性などの特性向上を行なう
ことが一般に行なわれている。
アルミナや窒化グイ素などのセラミックスｉ膜を形成さ
せ、耐熱性、耐食性、耐摩耗性などの特性向上を行なう
ことが一般に行なわれている。
この種の装置としては、従来＠１図に示すものが例えば
特開昭５９−１１６３７３号公報に記載されている。
特開昭５９−１１６３７３号公報に記載されている。
図においてｉｌｌはＣｏ、レーザ発振器、（２１はレー
ザビームであり、このビームは集光レンズ（３）により
適正に集光されコーティング材であるセラミックス材（
４１に照射される。（６）はセラミックス被膜の形成さ
れる基材であり、セラミックス材（４１や基材＋５１な
どに１０ ｔｏｒｒ程度の真空チャンバ（６１内、即
ち真空雰囲気中に設置されており、被膜の密着強度やセ
ラミックス材（４）の蒸着状態を安定化させるだめのヒ
ータ１７１ 、 ｆ８＋も真空チャンバ（６）内に設置
されている。
ザビームであり、このビームは集光レンズ（３）により
適正に集光されコーティング材であるセラミックス材（
４１に照射される。（６）はセラミックス被膜の形成さ
れる基材であり、セラミックス材（４１や基材＋５１な
どに１０ ｔｏｒｒ程度の真空チャンバ（６１内、即
ち真空雰囲気中に設置されており、被膜の密着強度やセ
ラミックス材（４）の蒸着状態を安定化させるだめのヒ
ータ１７１ 、 ｆ８＋も真空チャンバ（６）内に設置
されている。
次に動作について説明する。レーザビーム（２）がセラ
ミックス材（４１上に照射されると同時にコーティング
材であるセラミックス材（４１表面が加熱され、蒸発温
度に達すると、微粒子（９）となって基材（６１に堆積
され極めて薄い被膜が形成される。
ミックス材（４１上に照射されると同時にコーティング
材であるセラミックス材（４１表面が加熱され、蒸発温
度に達すると、微粒子（９）となって基材（６１に堆積
され極めて薄い被膜が形成される。
なお、ＬＩＯ＋ 、 １１１１．（１２＋はレーザビー
ム？導くためのミラーである〇 以上、従来のレーザセラミックスコーティング方法を形
成するセラミックス被膜１４）が一層の場合しく一つい
て説明してきたが、多層のセラミックス被膜を形成する
場合も同様で、臭突雰ヤンパ（６）内にコーティング材
であるセラミックス材（４１とヒータ（７）ヲそれぞれ
複数個設けて複数個のセラミックス材（４）にレーザビ
ーム（２１’ｚ ｊｌμに照射して多層のセラミックス
Ｈ１１１！金基材側に形成していた。
ム？導くためのミラーである〇 以上、従来のレーザセラミックスコーティング方法を形
成するセラミックス被膜１４）が一層の場合しく一つい
て説明してきたが、多層のセラミックス被膜を形成する
場合も同様で、臭突雰ヤンパ（６）内にコーティング材
であるセラミックス材（４１とヒータ（７）ヲそれぞれ
複数個設けて複数個のセラミックス材（４）にレーザビ
ーム（２１’ｚ ｊｌμに照射して多層のセラミックス
Ｈ１１１！金基材側に形成していた。
従来のレーザセラミックスコーティング方法、特に多層
のセラミックス被膜を形成するものにおいて、コーティ
ング材である複数個のセラミックス材はそれぞれ円板や
円筒状のものが用いられており、蒸着が進むにつれヤシ
ミックス（４（の表面が消耗し、レーザビーム（２）の
照射位置が時々刻々と変わるため常に蒸着状態全安定に
維持することは困難であり、それぞれの被膜の厚さが均
一にならなかったり、大きな粒子が飛散したりして安定
にセラミックスコーティングを行なうことができない、
筐たさらに、それぞれのセラミックス材はヒータなどの
児熱源を必要としており装置、操作が複雑になると共Ｖ
ご広い作業スペースを必要とする等の間誼点があつた。
のセラミックス被膜を形成するものにおいて、コーティ
ング材である複数個のセラミックス材はそれぞれ円板や
円筒状のものが用いられており、蒸着が進むにつれヤシ
ミックス（４（の表面が消耗し、レーザビーム（２）の
照射位置が時々刻々と変わるため常に蒸着状態全安定に
維持することは困難であり、それぞれの被膜の厚さが均
一にならなかったり、大きな粒子が飛散したりして安定
にセラミックスコーティングを行なうことができない、
筐たさらに、それぞれのセラミックス材はヒータなどの
児熱源を必要としており装置、操作が複雑になると共Ｖ
ご広い作業スペースを必要とする等の間誼点があつた。
この発明は上記のような問題点金解消するためｅこなさ
れたもので、広い作業スペースを必要とせず簡単な操作
で多層のセラミックスｅｎが得られるレーザセラミック
スコーティング方法を提供すること全目的としている。
れたもので、広い作業スペースを必要とせず簡単な操作
で多層のセラミックスｅｎが得られるレーザセラミック
スコーティング方法を提供すること全目的としている。
この発明のレーザセラミックスコーティング方法は、真
空雰囲気中でコーティング材である複数個のセラミック
ス材に対してレーザビームを照射し、上記それぞれのセ
ラミックス材の粒子を蒸発させその蒸発粒子を基材表面
に順次堆積させて多層のセラミックスａ膜全形成する方
法において、上記セラミックス材はそれぞれ真空雰囲気
中に同時に配置され、その形状を棒状とし、それぞれの
棒状セラミックス材に対して、軸を中心として回転させ
ながら軸方向に移動させ、所定のレーザビーム照射位置
にその先端部全供給してセラミックス被膜を形成する工
程を順次施して多層のセラミックス被Ｓｔ形成するよう
にしたものである。
空雰囲気中でコーティング材である複数個のセラミック
ス材に対してレーザビームを照射し、上記それぞれのセ
ラミックス材の粒子を蒸発させその蒸発粒子を基材表面
に順次堆積させて多層のセラミックスａ膜全形成する方
法において、上記セラミックス材はそれぞれ真空雰囲気
中に同時に配置され、その形状を棒状とし、それぞれの
棒状セラミックス材に対して、軸を中心として回転させ
ながら軸方向に移動させ、所定のレーザビーム照射位置
にその先端部全供給してセラミックス被膜を形成する工
程を順次施して多層のセラミックス被Ｓｔ形成するよう
にしたものである。
この発明のレーザセラミックスコーティング方法によれ
ば、複数個の棒状セラミックス材に対して、軸を中心と
して回転させながら軸方向に移動させ所定のレーザビー
ム照射位置にその先端部全供給してセラミックス被膜を
形成する工程を順次施して多層のセラミックス被ａと形
成するようにしたので、加熱源もレーザビーム照射位置
付近に設置すればよく広い作業スペースを必要とせず、
簡単に安定したセラミックスコーティングを行なうこと
ができる。
ば、複数個の棒状セラミックス材に対して、軸を中心と
して回転させながら軸方向に移動させ所定のレーザビー
ム照射位置にその先端部全供給してセラミックス被膜を
形成する工程を順次施して多層のセラミックス被ａと形
成するようにしたので、加熱源もレーザビーム照射位置
付近に設置すればよく広い作業スペースを必要とせず、
簡単に安定したセラミックスコーティングを行なうこと
ができる。
第１図はこの発明の一実施例のレーザセラミックスコー
ティング方法の主要部を説明する概念図、第２図はこの
発明の一実施例に係り、コーティング材であるセラミッ
クス？レーザビーム照射位置に供給する方法全説明する
概念図でおる。図において（４ａ）〜（４θ）はコーテ
ィング材である棒状セラミックス、（５１は基材である
。
ティング方法の主要部を説明する概念図、第２図はこの
発明の一実施例に係り、コーティング材であるセラミッ
クス？レーザビーム照射位置に供給する方法全説明する
概念図でおる。図において（４ａ）〜（４θ）はコーテ
ィング材である棒状セラミックス、（５１は基材である
。
′また（６１ａ）〜（８１θ）は大々種類の異なるコー
ティング材（４ａ）〜（４θ）全レーザビーム照射位置
方向に供給するだめの装置であり、ここでコーティング
材（４ａ）〜（４ｅ）はレーザビーム照射位置を中心と
して放射状に配置されている。（４））は棒状セラミッ
クス（４ａ）〜（４８）’に支持するホルダである。
ティング材（４ａ）〜（４θ）全レーザビーム照射位置
方向に供給するだめの装置であり、ここでコーティング
材（４ａ）〜（４ｅ）はレーザビーム照射位置を中心と
して放射状に配置されている。（４））は棒状セラミッ
クス（４ａ）〜（４８）’に支持するホルダである。
次に棒状セラミックス＋４１のレーザビーム照射位ｍへ
の供給について説明する。第２図において、レーザビー
ム照射時棒状セラミックス（４１に先端部での蒸発全駒
−にするために例えば第２図Ａで示したように棒状セラ
ミックス（４）の軸を中心とした回転を加えると同時に
矢印Ｂで示す方向に移動させ、レーザビーム照射位置に
棒状セラミックス（４）の先端部を安定して供給する。
の供給について説明する。第２図において、レーザビー
ム照射時棒状セラミックス（４１に先端部での蒸発全駒
−にするために例えば第２図Ａで示したように棒状セラ
ミックス（４）の軸を中心とした回転を加えると同時に
矢印Ｂで示す方向に移動させ、レーザビーム照射位置に
棒状セラミックス（４）の先端部を安定して供給する。
なお、この場合加熱源は、レーザビーム照射位置付近に
配する。
配する。
このようにすると、棒状セラミックス（４）は先端部で
の蒸発量に同期してレーザビーム照射位置に供給される
ことになり、先端部での、蒸発状態も常に安定する。１
／−ザビーム（２）により棒状セラミックス＋４１より
、蒸発した故粒子（９）は基材（６）方向に多行して、
薄１］’Ｊ、即ちセラミックス彼膜削？形成する。こう
して得られたセラミックス被膜５１１は膜の厚みが均一
になると同時に、大粒の粒子の飛散などがなく、高品質
なものである。
の蒸発量に同期してレーザビーム照射位置に供給される
ことになり、先端部での、蒸発状態も常に安定する。１
／−ザビーム（２）により棒状セラミックス＋４１より
、蒸発した故粒子（９）は基材（６）方向に多行して、
薄１］’Ｊ、即ちセラミックス彼膜削？形成する。こう
して得られたセラミックス被膜５１１は膜の厚みが均一
になると同時に、大粒の粒子の飛散などがなく、高品質
なものである。
以上説明したのと同様の機溝を装置（ａｌａ）〜（ａｌ
ｅ）に付与しており、棒状セラミックス材（４ａ）〜（
４ｅ）について順次同様の操作を行なって多層のセラミ
ックス被膜を簡単に形成することができ、さらに加熱源
も１つで良い。ここで棒状セラミックス材（４ａ）〜（
４θ）について、第８図に示すようにレーザパワーの投
与状態に対応させて個々に供給することができるので、
第４図に示すような多層の被膜形成を行なうことができ
る。第５図は一実施例により得られた多層破膜で有効な
被膜形成として、例えば第１の被膜（１ｓ１１）は基材
との混和性が優れたものとし、第２の被膜（５Ｈり、第
８の被膜（ｓｉ８）とゆくに従つて幌和性の悪いセラミ
ックスを蒸着すれば、基材（５）との密着性に優れた品
質の良いブーティングを行なうことができる。−例とし
て、基材１５１１ｃ炭素鋼、第１の被１（５１１）にＺ
ｒＯ＊ 、第２の被膜（５１２） Ｋ： ＳｉＣ、％
８の被膜（５１ｇ）に８１ｓＮ４という組合せにすると
、セラミックス特有の線膨張率の低さ全１それぞれ線膨
張率の少しづつ異なる組合せとすることにより、強度的
にも優れたものを得ることができる。なお、上記実施例
では５層の場合について説明したが何層でもよい。筐た
セラミックス材の配置も放射状に限るものではない。
ｅ）に付与しており、棒状セラミックス材（４ａ）〜（
４ｅ）について順次同様の操作を行なって多層のセラミ
ックス被膜を簡単に形成することができ、さらに加熱源
も１つで良い。ここで棒状セラミックス材（４ａ）〜（
４θ）について、第８図に示すようにレーザパワーの投
与状態に対応させて個々に供給することができるので、
第４図に示すような多層の被膜形成を行なうことができ
る。第５図は一実施例により得られた多層破膜で有効な
被膜形成として、例えば第１の被膜（１ｓ１１）は基材
との混和性が優れたものとし、第２の被膜（５Ｈり、第
８の被膜（ｓｉ８）とゆくに従つて幌和性の悪いセラミ
ックスを蒸着すれば、基材（５）との密着性に優れた品
質の良いブーティングを行なうことができる。−例とし
て、基材１５１１ｃ炭素鋼、第１の被１（５１１）にＺ
ｒＯ＊ 、第２の被膜（５１２） Ｋ： ＳｉＣ、％
８の被膜（５１ｇ）に８１ｓＮ４という組合せにすると
、セラミックス特有の線膨張率の低さ全１それぞれ線膨
張率の少しづつ異なる組合せとすることにより、強度的
にも優れたものを得ることができる。なお、上記実施例
では５層の場合について説明したが何層でもよい。筐た
セラミックス材の配置も放射状に限るものではない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、コーティング材であ
る複数個のセラミックス材は真空雰囲気中に同時に配置
され、その形状を棒状とし、それぞれの棒状セラミック
ス材に対して、軸を中心として回転させながら軸方向に
移動させ、所定のレーザビーム照射位置にその先端部を
供給してセラミックス被膜を形成する工程を順次施して
多層のセラミックス被膜を形成するようにしたので、多
層被膜のそれぞれの被膜の厚さが均一で、安定したセラ
ミックスコーティング？簡単に行なうことのできるｌ／
−ザセラミックスコーティング方法を提供できるという
効果がある。
る複数個のセラミックス材は真空雰囲気中に同時に配置
され、その形状を棒状とし、それぞれの棒状セラミック
ス材に対して、軸を中心として回転させながら軸方向に
移動させ、所定のレーザビーム照射位置にその先端部を
供給してセラミックス被膜を形成する工程を順次施して
多層のセラミックス被膜を形成するようにしたので、多
層被膜のそれぞれの被膜の厚さが均一で、安定したセラ
ミックスコーティング？簡単に行なうことのできるｌ／
−ザセラミックスコーティング方法を提供できるという
効果がある。
第１図はこの発明の一実施例のレーザセラミックスコー
ティング方法を説明する概念図、第２図はこの発明の一
実施例に係りコーティング材の供給方法を示す説明図、
第８図はこの発明の一実施例に係るタイムチャート、第
４図はこの発明の一実施例により得られた多層被膜金示
す断面図、第５図は従来のレーザセラミックスコーティ
ング方法を説明する構成図である。 ＋２１ ＋＋−レーザビーム、ｔ４Ｌ−セラミックス材
、（４ａ）〜（４８）−−−セラミックス材、＋５１
＋＋−基材、５１Ｌ−セラミックス被膜、（５１１）〜
（５Ｘａ）−−−セラミックス波膜、（６１ａ）〜（６
１ｅ）＝″−コーティング材供給装置、＋６１−−一真
空チャンバ、＋９１−−一微粒子 なお、図中同一符号は同−又は１目当部分き示す。
ティング方法を説明する概念図、第２図はこの発明の一
実施例に係りコーティング材の供給方法を示す説明図、
第８図はこの発明の一実施例に係るタイムチャート、第
４図はこの発明の一実施例により得られた多層被膜金示
す断面図、第５図は従来のレーザセラミックスコーティ
ング方法を説明する構成図である。 ＋２１ ＋＋−レーザビーム、ｔ４Ｌ−セラミックス材
、（４ａ）〜（４８）−−−セラミックス材、＋５１
＋＋−基材、５１Ｌ−セラミックス被膜、（５１１）〜
（５Ｘａ）−−−セラミックス波膜、（６１ａ）〜（６
１ｅ）＝″−コーティング材供給装置、＋６１−−一真
空チャンバ、＋９１−−一微粒子 なお、図中同一符号は同−又は１目当部分き示す。
Claims (2)
- （１）真空雰囲気中でコーティング材である複数個のセ
ラミックス材に対してレーザビームを照射し、上記それ
ぞれのセラミックス材の粒子を蒸発させその蒸発粒子を
基材表面に順次堆積させて多層のセラミックス被膜を形
成する方法において、上記セラミックス材はそれぞれ真
空雰囲気中に同時に配置され、その形状を棒状とし、そ
れぞその棒状セラミックス材に対して、軸を中心として
回転させながら軸方向に移動させ、所定のレーザビーム
照射位置にその先端部を供給してセラミックス被膜を形
成する工程を順次施して多層のセラミックス被膜を形成
するようにしたことを特徴とするレーザセラミックスコ
ーティング方法。 - （２）複数個の棒状セラミックス材は、レーザビーム照
射位置を中心として放射状に配置され、その先端部を順
にレーザビーム照射位置に供給するようにした特許請求
の範囲第１項記載のレーザセラミックスコーティング方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8146286A JPS62238363A (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | レ−ザセラミツクスコ−テイング方法 |
| US07/029,543 US4816293A (en) | 1986-03-27 | 1987-03-24 | Process for coating a workpiece with a ceramic material |
| GB8707356A GB2189509B (en) | 1986-03-27 | 1987-03-27 | Process for coating a workpiece with a ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8146286A JPS62238363A (ja) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | レ−ザセラミツクスコ−テイング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62238363A true JPS62238363A (ja) | 1987-10-19 |
Family
ID=13747062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8146286A Pending JPS62238363A (ja) | 1986-03-27 | 1986-04-07 | レ−ザセラミツクスコ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62238363A (ja) |
-
1986
- 1986-04-07 JP JP8146286A patent/JPS62238363A/ja active Pending
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