JPS6350455A - 溶射被膜の封孔処理方法 - Google Patents

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） 本発明は溶射被膜の耐熱性、耐食性を改良する方法に関
する。

（従来の技術及びその問題点） 金属あるいはセラミックの溶射被膜は耐摩耗性に非常に
優れているためにポンプのシャフトや軸受なとの摺動用
部品をはじめとする機械部品、部材に広く使用されるよ
うになってきた。

さらに近年になると、機械部品、部材が常温のみならず
、特に高温で使用されるケースも増加してきており、こ
れに応じて、ニッケルークロム合金、ジルコニア（Ｚｒ
０２）、炭化タングステン（ＷＣ）など、耐熱性、耐食
性を向上させた溶射材料が開発されている。

しかしながら溶射したままの被膜の内部には、多くの気
孔（全気孔率１〜１０％）が存在し、素地面に達する気
孔も少なくない。したがって溶射被膜自体は耐熱性、耐
食性に優れていても、この気孔を通して素地が外気にさ
らされているために、高温あるいは腐食性雰囲気での素
地の腐食、劣化が進行し、やがて部品、部材の破損に至
る。

この気孔を埋める方法を封孔処理といい、封孔材として
はワックスやビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタ
ンなどの樹脂が単独で、あるいは顔料との混合物で使用
されている。しかしこれらの材料は融点あるいは分解温
度がたかだか２００℃であるため、高温、特に２００℃
をこえる雰囲気下では重量減少が著しく、溶射被膜内の
素地に到達する気孔を埋めることはできない。

このような高温域での使用に耐え、耐食性も有する溶射
被膜の封孔材料の開発が産業界から切望されているのが
現状である。

（問題点を解決するための技術的手段）本発明は溶射被
膜にポリメタロカルボシランを被覆及び／又は含浸させ
ることを特徴とする溶射被膜の封孔処理方法に関する。

本発明で使用されるポリメタロカルボシランは、下記（
Ａ）のカルボシラン結合単位及び少なくとも一種の下記
（Ｂ）のメタロキサン結合単位からなり、 （Ａ）：Ｒ。

■ 一→Ｓ　ｉ　−ＣＨ２÷−一 （式中、Ｒ１及びＲ２は同−又は異なってもよく相互に
独立に炭素数１〜４のアルキル基、フェニル基又は水素
原子を示す。） （Ｂ）　　二　−千Ｍ−０←− （式中、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｍｏ及びＣｒからなる群から
選ばれる少なくとも一種の元素を示し、場合によっては
前記各元素の少なくとも一部分が側鎖基として炭素数１
〜４のアルコキシ基又はフェニル基を少なくとも１個有
する。） 前記（Ａ）及び（Ｂ）各結合単位が主鎖骨格中でランダ
ムに結合した重合体、及び／又は前記（Ａ）の結合単位
の珪素原子の少なくとも一部が前記（Ｂ）の結合単位の
前記各元素と酸素原子を介して結合し、これらによって
前記（Ａ）の結合単位の連鎖により得られるポリカルボ
シラン部分が前記（Ｂ）の結合単位によって架橋された
重合体である。前記（Ａ）の結合単位の全数対前記（Ｂ
）の結合単位の全数の比率が１：１から１０：１の範囲
にあることが好ましい。また、ポリメタロカルボシラン
の数平均分子量は４００〜５ｏｏｏ。

であることが好ましい。

このポリメタロカルボシランは化学的に不活性であり、
２００〜５００℃程度の中温域ではプラスチック被膜を
形成し、腐食性ガス雰囲気中でもほとんど侵されない。

さらに５００℃以上の高温域では、徐々にセラミックに
転換し、しがも元の重量の８０％以上が残存しているた
めに、緻密なセラミンク被膜を形成することができる。

ポリメタロカルボシランは、溶射被膜への密着性を高め
るために、シリコーン樹脂を含有していることが好まし
い。シリコーン樹脂としては、シリコーンオイル、シリ
コーンオイル及びシリコーンゴムのいずれをも使用でき
る。シリコーン樹脂の配合量は、ポリメタロカルボシラ
ン１００重量部当たり９００重量部以下、特に１０〜２
００重量部であることが好ましい。

さらにポリメタロカルボシランは、溶射被膜の封孔効果
を向上させるために、無機充填材を含有することが好ま
しい。無機充填材の具体例としては、Ｂ、ＭｇＸＡｍ、
Ｓ　ｉ、Ｃａ、Ｔ　ｉ、Ｖ。

Ｃｒ、、Ｍｎ、ＺｎＸＺｒ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｓｎ。

Ｓｂ、Ｂａ、Ｗ％　Ｐｂ、Ｂ　ｉ等の酸化物、炭化物、
窒化物、ケイ化物、ホウ化物；Ｌｉ、に、Ｍｇ、Ｃａ、
Ｚｎ等のホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩が挙げられる。

無機充填材の配合量は、ポリメタロカルボシラン１００
重量部当たり９００重量部以下、特に１０〜２００重量
部であることが好ましい。

ポリメタロカルボシラン又はポリメタロカルボシランと
シリコーン樹脂、無機充填材との配合物（以下単に配合
物という）を溶射被膜に被覆及び／又は含浸する方法に
ついては特に制限はなく、例えば、下記のようなそれ自
体公知の方法を採用することができる。

（１）ポリメタロカルボシラン又は配合物を育機熔剤に
熔解又は分散させ、この溶液又は分散液を溶射被膜に刷
毛塗り又はドクターブレードによって塗布する方法。

（２）上記溶液又は分散液を溶射被膜に吹付塗装する方
法。

（３）上記溶液又は分散液に溶射被膜を浸漬する方法。

溶射被膜へのポリメタロカルボシラン又は配合物の被覆
及び／又は含浸量は、溶射被膜の性状により一律に規定
することはできないが、通常、溶射被膜１ｃＩｌ！当た
り０．００５〜２ｇである。

前記（１）、（２）又は（３）の方法で使用される有機
溶剤については特に制限はないが、通常トルエン、キシ
レンのような芳香族炭化水素溶剤が使用される。

前記（１）、（２）又は（３）の方法により溶射被膜に
ポリメタロカルボシラン又は配合物を被覆及び／又は含
浸させた後、乾燥して有機溶剤を除去することにより、
溶射被膜の封孔処理が行える。

（発明の効果） 本発明の溶射被膜の封孔処理方法によって、耐熱性、耐
食性に優れる溶射被膜が形成できる。

（実施例） 参考例 無水キシレン２．５１及びナトリウム４００ｇを窒素ガ
ス気流中でキシレンの沸点まで加熱し、ジメチルジクロ
ロシラン１１を１時間で滴下した。

滴下終了後、１０時間加熱還流し沈澱物を生成させた。

沈澱を濾過し、メタノール、ついで水で洗浄して、白色
粉末のポリジメチルシラン４２０ｇを得た。

他方、ジフェニルジクロロシラン７５９ｇとホウ酸１２
４ｇを窒素ガス雰囲気下、ｎ−ブチルエーテル中、１０
０〜１２０℃の温度で加熱し、生成した白色樹脂状物を
、翼空中４００℃で１時間加熱することによって、５３
０ｇのポリボロジフェニルシロキサンヲ得た。

次に、上記のポリジメチルシラン４００ｇに上記のポリ
ボロジフェニルシロキサン０．２ｇを添加混合し、還流
管を備えた２１の石英管中で、窒素気流下で３５０℃ま
で加熱し、３時間重合して、有機ケイ素重合体を得た。

この有機ケイ素重合体４００ｇとチタンテトライソプロ
ポキシド２００ｇとを、キシレン４１を反応溶媒とし、
窒素ガス雰囲気下で１３０℃で１時間攪拌しながら反応
させた。キシレンを留去した後、３００℃で１０時間さ
らに反応を行い、シリコンとチタンを含有する有機ケイ
素重合体を得た。その数平均分子量は蒸気圧浸透法で測
定したところ１１６５であった。

ゲルパーミエイションクロマトグラフ、赤外吸収スペク
トルからここで得られた重合体は、有機ケイ素重合体中
の５ｉ−Ｈ結合が一部消失し、この部分のケイ素原子が
、チタンテトライソプロポキシドのチタン原子と酸素原
子を介して結合し、これによって一部は有機ケイ素重合
体の側鎖に一〇−７’　ｉ　　（ＯＣ３Ｈ７）３基を有
し、また一部は有機ケイ素重合体が→Ｔｊ−０←−結合
で架橋したポリチタノカルボシランであった。この重合
体の→５ｉＣＨ２←結合単位の全数対−Ｔ　１−０−結
合単位の全数は６：１であることを確認した。

実施例１ 参考例で得たポリチタノカルボシラン１００ｇ及びシリ
コンフェス（東芝シリコン製ＴＳＲ−１１６）２０ｇ及
び酸化アルミニウム粉末１００ｇをキシレン１００ｇに
溶解分散させた。

平均被膜厚みが１００μｍの酸化アルミニウムのプラズ
マ溶射被膜（母材：５Ｓ４１）に前記熔解分散物を吹付
塗布した後、乾燥し、封孔処理を施した。溶射被膜への
ポリチタノカルボシランおよび配合物の塗布量は、０．
１ｇ／ｃｎｌであった。

この処理済みの溶射材料を８００℃の空気オーブン中に
２４時間放置後取り出し、常温大気中で放冷した試料は
母材の酸化による溶射被膜の剥離は起こらず、外観もほ
とんど不変であった。

比較例１ 上記と同様な酸化アルミニウム被膜にポリビニールブチ
ラール樹脂系封孔材を塗布した後、乾燥し、封孔処理を
施した溶射材料について前記と同様の耐熱試験を行った
場合、溶射被膜はほぼ完全に剥離し、封孔材はほとんど
残留していなかった。

実施例２ 鋳鉄製母材にアンダーコート材料としてＮｉＣｒ、トッ
プコート材料としてＣｒ３Ｃ２系材料を合計膜厚３００
μｍｉ射した試料に実施例１に記載した熔解分散物を吹
付塗布し、乾燥し、封孔処理を施した。溶射被膜へのポ
リチタノカルボシランおよび配合物の塗布量は、０．１
　ｇ　／ｃｏ！であった。

この処理済みの溶射材料を１０００℃の空気オーブン中
に４８時間放置後取り出し、常温大気中で放置した試料
は母材の酸化による溶射被膜の剥離は起こらず、外観も
ほとんど不変であった。

比較例２ 実施例２で用いた試料に２液性エポキシ樹脂を塗布した
後、乾燥し、封孔処理を施した溶射材料について前記と
同様の耐熱試験を行った場合、溶射被膜は部分的に剥離
を起こし、著しい変色が見られた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶射被膜にポリメタロカルボシランを被覆及び／又は含
   浸させることを特徴とする溶射被膜の封孔処理方法。