JPS63259062A - セラミツクスの溶射被覆方法 - Google Patents
セラミツクスの溶射被覆方法Info
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Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、金属部材の表面にセラミックスを溶射する
、セラミックスの溶射被覆方法に関するものである。
、セラミックスの溶射被覆方法に関するものである。
従来から金属部材同士が摺接する部署（例えば回転体に
おける軸と軸受、工作機械における固定ベッドと摺動刃
台等の部署）では、双方部材の摺接面における摩耗損を
回避するために、上記部材の表面域にセラミックスを溶
射することが望まれていた。このセラミックスの溶射方
法としては、当該金属の表面を平伏面にし、この平伏面
に直接又は、螺線状の山形状或いは溝部を形成しブラス
ト処理をしたのちこのセラミックス粉末を金属面に溶射
するものであった。
おける軸と軸受、工作機械における固定ベッドと摺動刃
台等の部署）では、双方部材の摺接面における摩耗損を
回避するために、上記部材の表面域にセラミックスを溶
射することが望まれていた。このセラミックスの溶射方
法としては、当該金属の表面を平伏面にし、この平伏面
に直接又は、螺線状の山形状或いは溝部を形成しブラス
ト処理をしたのちこのセラミックス粉末を金属面に溶射
するものであった。
上記した従来におけるセラミックスの溶射方法には次の
ような問題点があった。
ような問題点があった。
（１）金属面にセラミックスを溶射する場合、酸化系セ
ラミックスは比較的容易に溶射できるが、炭化・窒化ケ
イ素系セラミックスは密着性が悪く、かつ剥がれやすい
ため所望の溶射が困難であった。
ラミックスは比較的容易に溶射できるが、炭化・窒化ケ
イ素系セラミックスは密着性が悪く、かつ剥がれやすい
ため所望の溶射が困難であった。
（２）また平伏面の金属表面にセラミックスを溶射する
場合、その溶射膜が２００〜４００μｍ程度の薄さにな
って、セラミツスフが持つ高剛性の特質が低下した。ま
た上記の溶射膜を厚くすると、この溶射膜表面にひび割
れが生じた。特に温度変化による熱膨張係数の少ない低
膨張合金属を使用した場合は、機械構造用の炭素鋼と比
べて約２分の１の硬さであるため、熱処理等による表面
硬化が困難で、セラミックス溶射層表面の剛性度が得ら
れなかった。
場合、その溶射膜が２００〜４００μｍ程度の薄さにな
って、セラミツスフが持つ高剛性の特質が低下した。ま
た上記の溶射膜を厚くすると、この溶射膜表面にひび割
れが生じた。特に温度変化による熱膨張係数の少ない低
膨張合金属を使用した場合は、機械構造用の炭素鋼と比
べて約２分の１の硬さであるため、熱処理等による表面
硬化が困難で、セラミックス溶射層表面の剛性度が得ら
れなかった。
この発明は、溶射後におけるセラミックスの密着性を高
めて剥がれが防止でき、かつ溶射膜を厚くしてもひび割
れが皆無にできるセラミックスの溶射被覆方法を提供す
ることを課題とする。
めて剥がれが防止でき、かつ溶射膜を厚くしてもひび割
れが皆無にできるセラミックスの溶射被覆方法を提供す
ることを課題とする。
この発明は、金属母材の表面にセラミックス溶射層を作
る方法において、上記母材の表面に指定寸法の凹凸を付
け、この凹凸の表面域にこのセラミックス粉末を金属面
に溶射してセラミックス溶射層を形成するようにしたこ
とである。
る方法において、上記母材の表面に指定寸法の凹凸を付
け、この凹凸の表面域にこのセラミックス粉末を金属面
に溶射してセラミックス溶射層を形成するようにしたこ
とである。
上記により、セラミックスを溶射する金属母材の表面に
凹凸を付けるので、この凹凸の高低部面にセラミックス
粉末を溶射した際に、凹部における厚い部分の点在によ
り、溶射したセラミックスの表面剛性を高めてひび割れ
等の発生を確実に阻止することができる。また凹凸の高
低部面に対するセラミックスの溶射は、全体的な食い込
みによるからみ合いの状態となるため、溶射部分の滑り
応力を高めることになり、起伏により収縮応力の対応性
をも高めることになる。従って金属表面に対するセラミ
ツスフの密着性を良くして、剥がれ現象が回避され、こ
れによって金属母材とセラミックスとの結合力を大幅に
向上することができる。
凹凸を付けるので、この凹凸の高低部面にセラミックス
粉末を溶射した際に、凹部における厚い部分の点在によ
り、溶射したセラミックスの表面剛性を高めてひび割れ
等の発生を確実に阻止することができる。また凹凸の高
低部面に対するセラミックスの溶射は、全体的な食い込
みによるからみ合いの状態となるため、溶射部分の滑り
応力を高めることになり、起伏により収縮応力の対応性
をも高めることになる。従って金属表面に対するセラミ
ツスフの密着性を良くして、剥がれ現象が回避され、こ
れによって金属母材とセラミックスとの結合力を大幅に
向上することができる。
さらに凹凸の高低部面に対するセラミツスフの溶射によ
り、このセラミックスの膜層が厚くなって且起伏状態に
より強度を大巾に増加させ摩耗損の度合が低下するため
、摺接部署の耐久度を大幅に高めることができる。
り、このセラミックスの膜層が厚くなって且起伏状態に
より強度を大巾に増加させ摩耗損の度合が低下するため
、摺接部署の耐久度を大幅に高めることができる。
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
。
金属母材とセラミックスとの一体化により当該母材の表
面にセラミックス溶射層を作る方法において、第１図に
よび第２図にはこの発明ｑ−実施例を示すものである。
面にセラミックス溶射層を作る方法において、第１図に
よび第２図にはこの発明ｑ−実施例を示すものである。
すなわち金属母材１表面に炭層のセラミックス層４を形
成する場合は、金属母材１の表面に、山谷形の凹凸によ
る低位部２と高位部３とを綾目形状により形成する。そ
の際母材１の表面に形成する低位部２（高位部３）は、
隣接間のピッチＰ＝０．８〜１．０鶴程度にして、山と
谷間の深さＡ”０．３山頂程度に形成し、高位部３の山
の角度θ＝９０度よりも小さ目に形成する。なお底位部
２の谷部と高位部３山頂部には適宜な面取りＲをつける
。
成する場合は、金属母材１の表面に、山谷形の凹凸によ
る低位部２と高位部３とを綾目形状により形成する。そ
の際母材１の表面に形成する低位部２（高位部３）は、
隣接間のピッチＰ＝０．８〜１．０鶴程度にして、山と
谷間の深さＡ”０．３山頂程度に形成し、高位部３の山
の角度θ＝９０度よりも小さ目に形成する。なお底位部
２の谷部と高位部３山頂部には適宜な面取りＲをつける
。
次に金属母材ｌの要部に形成した低位部２と高位部３の
各表面域に金属部材の材質とセラミックス溶射粉末の材
質に反応するろう材（Ｎｉ、Ｃ３゜Ａｌ＞による薄い溶
射膜層４ａを形成させたのち、公知による溶射手段をも
って上記のセラミックス４ｂ’を金属面に溶射すること
により、金属母材１の表面域に単層により膜状のセラミ
ックス層４を形成する。
各表面域に金属部材の材質とセラミックス溶射粉末の材
質に反応するろう材（Ｎｉ、Ｃ３゜Ａｌ＞による薄い溶
射膜層４ａを形成させたのち、公知による溶射手段をも
って上記のセラミックス４ｂ’を金属面に溶射すること
により、金属母材１の表面域に単層により膜状のセラミ
ックス層４を形成する。
なお上記により溶射して成る単層のセラミックス層４は
、低位部２と高位部３の形態に似た波形状になるため、
このセラミックス層４の表面を、高位部３上に溶射して
成る層４の厚さＢが０．２〜０．３龍程度の鏡面になる
まで仕上げ加工をすることで完成品となる。この鏡面の
仕上加工により、低位部２の位置におけるセラミックス
層４の厚みは０．５〜０．６ｎ程度の膜が確保される。
、低位部２と高位部３の形態に似た波形状になるため、
このセラミックス層４の表面を、高位部３上に溶射して
成る層４の厚さＢが０．２〜０．３龍程度の鏡面になる
まで仕上げ加工をすることで完成品となる。この鏡面の
仕上加工により、低位部２の位置におけるセラミックス
層４の厚みは０．５〜０．６ｎ程度の膜が確保される。
上記により、金属母材１の表面にセラミックス層４を形
成する場合は、まずセラミックスを溶射する上記母材１
の表面に、低位部２と高位部３とによる凹凸を付けるの
で、この凹凸による低位部２の谷を埋め、かつ高位部３
の山頂部も被覆するようにセラミックス粉末を溶射した
際に、低位部２の位置が最も厚い部分として点在するこ
となる。
成する場合は、まずセラミックスを溶射する上記母材１
の表面に、低位部２と高位部３とによる凹凸を付けるの
で、この凹凸による低位部２の谷を埋め、かつ高位部３
の山頂部も被覆するようにセラミックス粉末を溶射した
際に、低位部２の位置が最も厚い部分として点在するこ
となる。
従って溶射したセラミックス層４の表面剛性が容易に高
められて、ひび割れ等の発生を確実に阻止することがで
きる。
められて、ひび割れ等の発生を確実に阻止することがで
きる。
また低位部２と高位部３上に対するセラミックスの溶射
は、全体的な凹凸の食い込みによるからみ合いの状態と
なるため、溶射部分におけるセラミックス層４の滑り応
力を高めることになる。従って金属表面に対するセラミ
ックス層４の密着性を良くして剥がれ現象が回避され、
これによって金属母材ｌとセラミックスＮ４との結合力
を大幅に向上することができる。
は、全体的な凹凸の食い込みによるからみ合いの状態と
なるため、溶射部分におけるセラミックス層４の滑り応
力を高めることになる。従って金属表面に対するセラミ
ックス層４の密着性を良くして剥がれ現象が回避され、
これによって金属母材ｌとセラミックスＮ４との結合力
を大幅に向上することができる。
さらに金属母材１の表面に形成した低位部２と高位部３
との凹凸面に対するセラミックスの溶射により、低位部
２におけるセラミックス層４の膜が厚くなって、セラミ
ックス特有の高剛性が得られることになる。従ってセラ
ミックス層４の摺接面における摩耗損の度合が低下し、
これによって鏡面の仕上加工後における摺接部署の耐久
度を大幅に高めることができる。
との凹凸面に対するセラミックスの溶射により、低位部
２におけるセラミックス層４の膜が厚くなって、セラミ
ックス特有の高剛性が得られることになる。従ってセラ
ミックス層４の摺接面における摩耗損の度合が低下し、
これによって鏡面の仕上加工後における摺接部署の耐久
度を大幅に高めることができる。
第３図はこの発明の他の実施例を示すものである。すな
わち金属母材１の表面に多層のセラミックス層４を形成
する方法を示すものである。その際金属母材１の表面に
形成する低位部２と高位部３のピッチＰ、深さＡは、共
に前述よりも大きく設定することになる。低位部２ （
高位部３）は、隣接間のピッ千Ｐ”２．０ｍｍ程度に設
定し、かつ山と谷間の深さＡ＝１．０ ｗ程度に形成す
る。なおこの場合も高位部３の山の角度θ＝９０度より
も小さく形成する。そして低位部２の谷部と高位部３の
山頂部には、前述したと同様に適宜な面取りＲを付ける
。
わち金属母材１の表面に多層のセラミックス層４を形成
する方法を示すものである。その際金属母材１の表面に
形成する低位部２と高位部３のピッチＰ、深さＡは、共
に前述よりも大きく設定することになる。低位部２ （
高位部３）は、隣接間のピッ千Ｐ”２．０ｍｍ程度に設
定し、かつ山と谷間の深さＡ＝１．０ ｗ程度に形成す
る。なおこの場合も高位部３の山の角度θ＝９０度より
も小さく形成する。そして低位部２の谷部と高位部３の
山頂部には、前述したと同様に適宜な面取りＲを付ける
。
上記金属母材１の低位部２と高位部３の各表面域には、
第１層４ａ＝Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌｌを膜厚Ｏ９’ｌ ｕｍ
程度、第２層４ａ＝Ｃｒ、Ｏ，を含むセラミックス粉末
を膜厚が０．６日程度、第３層４ｃ＝銅合金を含むセラ
ミックス粉末をその膜厚がｌ、Ｑ＋＋ｎ程度になるよう
に順次に溶射して、金属母材１の表面域に多層のセラミ
ックス層４を形成する。
第１層４ａ＝Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌｌを膜厚Ｏ９’ｌ ｕｍ
程度、第２層４ａ＝Ｃｒ、Ｏ，を含むセラミックス粉末
を膜厚が０．６日程度、第３層４ｃ＝銅合金を含むセラ
ミックス粉末をその膜厚がｌ、Ｑ＋＋ｎ程度になるよう
に順次に溶射して、金属母材１の表面域に多層のセラミ
ックス層４を形成する。
上記による多層状のセラミックス層４は、低位部２と高
位部３の形態に似た波形状になるため、この場合もセラ
ミックスＮ４表面を鏡面になるまで仕上加工をすること
で完成品となる。この多層状のセラミックス層４は、前
述の単層セラミックス層４に比べて溶射膜層が厚（なる
。従って表面の剛性をさらに高めることができると共に
摺接面の材質を使用目的により選定できる。
位部３の形態に似た波形状になるため、この場合もセラ
ミックスＮ４表面を鏡面になるまで仕上加工をすること
で完成品となる。この多層状のセラミックス層４は、前
述の単層セラミックス層４に比べて溶射膜層が厚（なる
。従って表面の剛性をさらに高めることができると共に
摺接面の材質を使用目的により選定できる。
上記による多層のセラミックス層４も低位部２の位置が
最も厚い部分として点在することになるため、各層の剛
性が集合状に高められて、ひび割れ等の発生を確実に阻
止することができる。
最も厚い部分として点在することになるため、各層の剛
性が集合状に高められて、ひび割れ等の発生を確実に阻
止することができる。
上記による各実施例は、金属母材１の表面にセラミック
ス層４を溶射するように説明したが、この発生は上記の
各実施例に限定することなく、例えばセラミックスを母
材とするその表面に、金属層を溶射しても、前述した各
実施例と同様の効果かえられるものである。
ス層４を溶射するように説明したが、この発生は上記の
各実施例に限定することなく、例えばセラミックスを母
材とするその表面に、金属層を溶射しても、前述した各
実施例と同様の効果かえられるものである。
上記の各実施例により形成されたセラミックス層４の強
度を、第４図以降の各図においてテストすると次のとお
りである。第４図および第５図はねじり圧力テストであ
る。すなわちこのテストでは円柱体（直径φ＝２５１）
の金属母材によるテストピース５の要部周面にセラミッ
クス層４を溶射したものを、合わせ型により押えブロッ
ク６ （奥行Ｃ＝２５ｍ）の内部に収容して、この押え
ブロック６の内側面でテストピース５のセラミックス層
４を挟持したのち、この状態でテストピース５に所定方
向の回転トルクＦを与えると、表１のとおりである。
度を、第４図以降の各図においてテストすると次のとお
りである。第４図および第５図はねじり圧力テストであ
る。すなわちこのテストでは円柱体（直径φ＝２５１）
の金属母材によるテストピース５の要部周面にセラミッ
クス層４を溶射したものを、合わせ型により押えブロッ
ク６ （奥行Ｃ＝２５ｍ）の内部に収容して、この押え
ブロック６の内側面でテストピース５のセラミックス層
４を挟持したのち、この状態でテストピース５に所定方
向の回転トルクＦを与えると、表１のとおりである。
表１ （第４図、第５図）
（注１）溶射面形状の綾目Ｐ＝１．Ｏｗ＋ｓにし、深さ
Ａ＝０．３ｆｌにしたものも同等の強度がある。また溶
射面形状綾目Ｐ＝１．５ ・Ｐ＝２．０ｍにし、深さ
Ａ−１，０ｍｍにしたものもほぼ同様である。。
Ａ＝０．３ｆｌにしたものも同等の強度がある。また溶
射面形状綾目Ｐ＝１．５ ・Ｐ＝２．０ｍにし、深さ
Ａ−１，０ｍｍにしたものもほぼ同様である。。
（ただし正確な測定は不能である。）上記のテストは、
各５本の平均的な数値である。
各５本の平均的な数値である。
第６図および第７・図は重量物の落下による破壊テスト
である。すなわちこのテストでは、矩形状の立方体（長
さＬ＝１２０龍×幅Ｄ＝６０＋＊鳳×高さＨ＝２０ｍ）
による金属母材ｌの表面にセラミックス層４を溶射して
成るものに、その上方（高度Ｅ＝１．０００ ＋ｎ）で
から９．１ｋｇの鋼球７を落下させると、表２のとおり
である。
である。すなわちこのテストでは、矩形状の立方体（長
さＬ＝１２０龍×幅Ｄ＝６０＋＊鳳×高さＨ＝２０ｍ）
による金属母材ｌの表面にセラミックス層４を溶射して
成るものに、その上方（高度Ｅ＝１．０００ ＋ｎ）で
から９．１ｋｇの鋼球７を落下させると、表２のとおり
である。
表２（第６図、第７図）
〔発明の効果〕
この発明は、金属母材とセラミックスとの一体化により
当該母材の表面にセラミックス溶射層を作る方法におい
て、上記母材の表面に所定寸法の凹凸を付け、この凹凸
の表面域に、このセラミックス粉末を金属面に溶射して
セラミックス溶射層を形成するようにしたことを特徴と
するものである。従ってこの方法によると、金属表面に
凹凸の高低差を付けて、セラミックスとの接触表面積が
多くなることから、次のような効果が得られる。
当該母材の表面にセラミックス溶射層を作る方法におい
て、上記母材の表面に所定寸法の凹凸を付け、この凹凸
の表面域に、このセラミックス粉末を金属面に溶射して
セラミックス溶射層を形成するようにしたことを特徴と
するものである。従ってこの方法によると、金属表面に
凹凸の高低差を付けて、セラミックスとの接触表面積が
多くなることから、次のような効果が得られる。
（１）溶射後における高低部面でのからみ合いによリセ
ラミソクスの密着性が高まって剥がれ防止され、かつ溶
射膜が厚くなってもひび割れが皆無となり、溶射膜層が
凹凸の起伏による収縮応力の対応性を高めることと、強
度を増す効果によるため、セラミッスク溶射層の摩耗に
対する対応時間も長くなり、精度の変化も起きないで、
固定部材や摺接部材における寿命を倍加することができ
る。
ラミソクスの密着性が高まって剥がれ防止され、かつ溶
射膜が厚くなってもひび割れが皆無となり、溶射膜層が
凹凸の起伏による収縮応力の対応性を高めることと、強
度を増す効果によるため、セラミッスク溶射層の摩耗に
対する対応時間も長くなり、精度の変化も起きないで、
固定部材や摺接部材における寿命を倍加することができ
る。
（２）表面剛性の高まりでセラミックスの持つ耐摩耗性
、耐熱性、耐熱膨張性の特質が維持され、かつ微小気孔
での潤滑剤の合芯効果と高剛性の相乗効果とにより高速
度摺接時の発熱作用が抑えられて、セラミックス溶射の
業界における技術的な課題が容易に克復できる等の効果
がある。
、耐熱性、耐熱膨張性の特質が維持され、かつ微小気孔
での潤滑剤の合芯効果と高剛性の相乗効果とにより高速
度摺接時の発熱作用が抑えられて、セラミックス溶射の
業界における技術的な課題が容易に克復できる等の効果
がある。
第１図はこの発明によるセラミックスの溶射被覆を行う
金属母材の斜視図、第２図は同母材に単層のセラミック
スを溶射した詳細図、第３図は同様状の母材に多°層の
セラミックスを溶射した詳細図、第４図はセラミックス
溶射部材にねじり圧力テストを行う正面図、第５図は同
側面図、第６図は重量物の落下破壊テストを行うセラミ
ックス溶射済世材の斜視図、第７図は同母材に対する鋼
球の落下破壊テストを示す側面図である。 １・・・金属母材 ２・・・低位部３・・・高位
部 ４・・・セラミックス層４ａ・・・第１層
４ｂ・・・第２層４Ｃ・・・第３層 Ａ
・・・深さＢ・・・厚さ Ｐ・・・ピッチ
Ｒ・・・面取り θ・・・角度第４図 第６図 乙 １５図 第７図
金属母材の斜視図、第２図は同母材に単層のセラミック
スを溶射した詳細図、第３図は同様状の母材に多°層の
セラミックスを溶射した詳細図、第４図はセラミックス
溶射部材にねじり圧力テストを行う正面図、第５図は同
側面図、第６図は重量物の落下破壊テストを行うセラミ
ックス溶射済世材の斜視図、第７図は同母材に対する鋼
球の落下破壊テストを示す側面図である。 １・・・金属母材 ２・・・低位部３・・・高位
部 ４・・・セラミックス層４ａ・・・第１層
４ｂ・・・第２層４Ｃ・・・第３層 Ａ
・・・深さＢ・・・厚さ Ｐ・・・ピッチ
Ｒ・・・面取り θ・・・角度第４図 第６図 乙 １５図 第７図
Claims (1)
- 金属母材の表面にセラミックス溶射層を作る方法におい
て、前記母材の表面に所定寸法の凹凸をつけ、該凹凸の
表面域に、該セラミックス粉末を金属面に溶射してセラ
ミックス溶射層を形成するようにしたことを特徴とする
セラミックスの溶射被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9255787A JPS63259062A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | セラミツクスの溶射被覆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9255787A JPS63259062A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | セラミツクスの溶射被覆方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63259062A true JPS63259062A (ja) | 1988-10-26 |
Family
ID=14057716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9255787A Pending JPS63259062A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | セラミツクスの溶射被覆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63259062A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2698105A1 (fr) * | 1992-11-13 | 1994-05-20 | Mtu Muenchen Gmbh | Pièce en un substrat de base métallique comportant un revêtement céramique. |
| EP0633327A1 (de) * | 1993-07-10 | 1995-01-11 | PTG PLASMA-OBERFLÄCHENTECHNIK GmbH | Verfahren zum Beschichten von Haus- und Küchengerätschaften |
| WO1997017478A1 (de) * | 1995-11-08 | 1997-05-15 | Fissler Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer antihaftbeschichtung sowie mit einer solchen versehene gegenstände |
| KR100863699B1 (ko) | 2007-12-31 | 2008-11-28 | 주식회사 코미코 | 용사 코팅막 및 이의 제조 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4990314A (ja) * | 1972-12-28 | 1974-08-29 | ||
| JPS61230761A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-15 | Yoshikawa Kogyo Kk | 金属薄板への溶射方法 |
| JPS62197186A (ja) * | 1986-02-26 | 1987-08-31 | Chiharu Nishikawa | 基材のコ−テイング方法 |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP9255787A patent/JPS63259062A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS4990314A (ja) * | 1972-12-28 | 1974-08-29 | ||
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