JPS6389676A - 厚肉セラミツクコ−テイング方法 - 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、テルミット反応を利用して直管や曲り管など
の金属管状体の内壁あるいはコーティングを必要とする
金属表面に厚肉のセラミック層を簡単に形成する方法の
改良に係わり、特にセラミック層の改質すなわち、厚み
制御を行うと同時に製造時の割れ防止、酸化鉄含有量の
低下、＃食性平滑性、気孔率の低下等のセラミック層の
特性向上に関するものである。

従来の技術 従来、各種流体の輸送管や配管あるいは化学反応用管体
などにおける耐食性、耐摩耗性、耐熱性断熱性などを向
上させるために、その内側にセラミック層を設けること
が知られている。このような管内壁にセラミック層を設
けるコーティング手段として従来種々の方法が実施され
てきた。特に最近ではその好適なコーティング手段とし
て、直管や曲り管等の異形管、任意の曲率を持った金属
表面にセラミックコーティングを可能とした方法（特開
昭８１−７８８８１号公報）が提案されている。

発明が解決しようとする問題点 テルミット反応によって生じる融成物液面と金属内壁面
との間に厚肉セラミック層を形成させる方法において、
融成物のすべてがコーティングに利用されるわけではな
いために、セラミック層の厚みはテルミット粉末混合物
の充填密度によって変化させることはできなかった。セ
ラミック層の厚みに影響する因子として融成物の粘性が
考えられるが、最も簡単かつ効果的な方法として融成物
の温度を制御すればよいことが判明している。

（日本金属学会節９６回大会講演概要集（１９８５）Ｐ
、２３Ｅｌ）融成物の温度を下げセラミック層を厚くす
るために例えばＡｌ２Ｏ３，５ｉ０２　、ＴｉＯ２等の
酸化物を適量（〜１５ｚ）添加して反応させれば最大４
■厚みのセラミック層が得られる。しかし、これらの酸
化物を添加するだけではセラミック層の厚みを制御する
と同時にセラミック層の特性を厚みと独立に制御するこ
とはできず添加量に限界があった。

テルミット粉末混合物の基本組成（２４％ＡＩ　＋７８
＄Ｆｅ３０ａ）におけるコーティングセラミック層には
耐食性に悪影響を及ぼす割れが製造時にはいる場合があ
る。セラミック層はα−ＡＩ２０３とＦｅＡｌ２０ａと
からなるが、耐食性が要求される場合には。

ＦｅＡｌ２Ｏ４は耐食性に乏しいためできる限り低減さ
せる必要がある。

本発明の目的はテルミット反応を利用して厚肉のセラミ
ックコーティングを行う前記方法において、セラミック
層の厚みを制御すると同時に、耐食性に悪影響を及ぼす
割れの発生防止、酸化鉄含有量の低下、耐食性化合物へ
の固定、平滑性、気孔率の低下等のセラミック層の特性
向上を同時に図ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 セラミック層の厚みを制御すると同時にセラミック層の
特性を厚みと独立に制御するために鋭意研究を重ねた結
果１本発明者らはテルミット反応系及び添加物の組み合
わせを適宜行うことによってセラミック層の厚みと特性
を各々独立に制御できるこ、とを見い出した。すなわち
１表１に示す各反応系を少なくとも２つ以上組み合わせ
ることにより任意に融成物の温度を制御できた。更にＭ
ｇ。

Ａｌ、Ｓｉ　、Ｃａ４ｉ　、Ｏｒ、Ｆｅ、Ｘｉ、Ｇｕ、
Ｚｒの金属２合金あるいは化合物から選ばれる少なくと
も一種を添加剤として使用することによって、融成物の
温度に起因するセラミック層の厚みの制御と独立にセラ
ミック層の特性を制御することが可能となった。

すなわち、セラミ−２り層の厚みの増加に有効な添加酸
化物としてはＡｌ２Ｏ３，５ｉ０２　、〒ｉ０２　、Ｚ
ｒＯ２等を好ましくあげることができる。また、　）Ｉ
ｇＯは融成物の粘性を著しく低下させるために少量では
逆にセラミック層の厚みを低減させる効果があった。

耐食性に悪影響を及ぼす割れの発生を防止するために有
効な添加物としては、　Ｓｉ、５ｉ０２　、Ｔｉあるい
はＴｉＯ２が効果的であり、また、酸化鉄含有量の低下
、平滑性のためにはＭｇあるいはＭｇＯとＳｉあるいは
Ｓ　ｉ０２の同時添加が効果的である。気孔率の低下の
ためにはＳｉあるいは５ｉ０２が効果的である。

発明の効果 本発明方法に従えば、コーティングセラミック層の改質
により直管、レジューサ−２曲り管等の金属管状体、あ
るいは任意の曲率を持った金属表面に対して極めて簡単
な操作でセラミックコーティングを施すことができ、更
に得られたセラミック層はその用途に応じて希望の厚さ
に制御しながら耐食性、平滑性、低気孔率等のセラミッ
ク層の特性を向上させることができるため２本発明方法
による改善は極めて実用性に優れたものである。

実施例 次に実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

実施例Ｉ Ａ１粉末４７ｇ、　Ｆｅ５ｅ４粉末１７７ｇ、Ｆｅ２Ｏ
３粉末３０ｇ、５ｉ０２粉末８ｇを混合し、内径４２■
票、管長１２０ｍｍ、肉厚３．５Ｈの配管用炭素鋼鋼管
内に均一に加圧充填した。

充填密度は１．２５ｇ／ｃｍ３である。混合物粉末を充
填した該鋼管を、下部から余分な反応物が容易に排出さ
れるように空中に保持した後、上部にニクロム線によっ
て着火した０反応は鋼管内をゆっくりと降下、し下部に
達すると余分な融成物は流出した。

自然冷却を待ち、セラミックスのコーティングを完了し
た。このようにして得られたコーテイング管のセラミッ
クス層の厚さは２■であり、気孔率３ｚでクラックのな
い緻密なセラミック層であった。

実施例２ ＡＩ粉末４９ｇ、　Ｆｅ３０ｉ粉末７５ｇ、　Ｆｅ２ｅ
３粉末７７ｇ、５ｉ０２粉末８ｇ、の混合粉末を用いて
、実施例１と同様な方法でセラミックスのコーティング
を行った。充填密度は１．３ｇ／ｃｍ３である。得られ
たコーテイング管のセラミック層の厚さは１．５■であ
り気孔率３ｚでクラックのない緻密なセラミック層であ
った。

実施例３ ＡＩ粉末４７ｇ、　Ｆｌ！３０４粉末１１８ｇ、Ｆｅ２
Ｏ：＋粉末３１ｇ　、ＭｇＯ粉末３ｇ、　５ｉ０２粉末
３ｇの混合粉末を用いて、実施例１と同様な方法でセラ
ミックスのコーティングを行った。充填密度は１．２５
ｇ／ｃｍ３である。得られたコーテイング管のセラミッ
ク層は厚さ２重層、気孔率２ｚで酸化鉄を含まない表面
の平滑な白色のセラミック層であった。

実施例４ Ａ１粉末５０ｇ、　Ｆｅ３Ｏ４粉末２０４ｇ、Ｆｅ２Ｏ
３粉末７８ｇ、ＭｇＯ粉末３ｇ、　５ｉ０２粉末３ｇの
混合粉末を用いて、実施例１と同様な方法でセラミック
スのコーティングを行った。充填密度は１．３ｇ／ｃｍ
３である。得られたコーテイング管のセラミック層は厚
さ１．５ｍｍ　、気孔率３＄で酸化鉄を含まない表面の
平滑な白色のセラミック層であった。

実施例５ Ａ１粉末４７ｇ、　Ｆｅ５ｅｓ粉末１１８ｇ、Ｆｅ２Ｏ
３粉末３１ｇ、ＴｉＯ２粉末３ｇ、　５ｉ０２粉末３ｇ
の混合粉末を用いて、実施例１と同様な方法でセラミッ
クスのコーチインを行った。充填密度は１．２５ｇ／ｃ
纏３である。得られたコーテイング管のセラミック層の
厚さは２ｍｍであり気孔率３ｚでクラックのない耐食性
に優れたセラミック層であった。

実施例６ ＡＩ粉末５０ｇ、　Ｆｌ！３０４粉末２０４ｇ、Ｆｅ２
Ｏ３粉末７８ｇ、Ｔｉ０ｚ粉末３ｇ、　５ｉＯｚ粉末３
ｇの混合粉末を用いて、実施例１と同様な方法でセラミ
ックスのコーティングを行ったや充填密度は１．３ｇ／
ｃｍ３である。得られたコーテイング管のセラミック層
の厚さは１．５ｍ曹であり、気孔率３ｚでクラックのな
い耐食性に優れたセラミック層であった。

表１ 特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三指定代理人
　工業技術院東北工業技術試験：’％ｆ（（印手続補正
書彷式） ％式％ １、事件の表示 昭和６１年特許願第２３３７７６号 ２、発明の名称 厚肉セラミックコーティング方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４）　　工業技術院長　　飯　塚　幸　三４、指
定代理人 ６、補正により増加する発明の数　　０７、補正の対象
　　　　　　願書及び明細書８、補正の内容 （１）　　特許願を別紙のとおり補正します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属管状体中空部に強還元性元素と金属酸化物の粉
   末混合物を加圧充填したのち、充填物の上部を加熱して
   反応を開始させるとともに姿勢を制御しながら反応によ
   って生じる融成物液面と金属内壁面との間に厚肉セラミ
   ック層を形成させる方法において、前記粉末混合物に添
   加剤を更に重量比で１〜２０％添加することによって厚
   み制御を行うと同時にセラミック層の特性向上を行うこ
   とを特徴とする厚肉セラミックコーティング方法。 ２　添加剤として使用される物質がＭｇ、Ａｌ、Ｓｉ、
   Ｃａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒの金属、合
   金あるいは化合物から選ばれる少なくとも一種である特
   許請求の範囲第１項記載の厚肉セラミックコーティング
   方法。