JPWO2015079906A1 - 溶射材料および溶射皮膜 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年11月26日に出願された日本国特許出願2013−244276号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
これに対し、セラミックス粒子を含む溶射材料を使用し、高速フレーム溶射法等の低温プロセスにより溶射することが提案されている。しかしながら、セラミックス粒子の溶射に低温プロセスを適用すると、かかるセラミックス粒子が十分に溶融せず、溶射皮膜の成膜速度や溶射付着率が低くなってしまうという問題がある。
ここに開示される溶射材料において、セラミックス粒子の平均粒子径自体は、上記のとおり溶射材料の供給に適した大きさであり得る。そして、粒成長が抑制され得る溶射温度において、溶射材料が軟化または溶融するに十分な熱が供給され得るように比表面積が増大されている。また、かかる比表面積の増大に伴い、溶射材料は表面が3次元的に入り組んだ複雑な形状(構造)を有することになり、実質的な寸法(例えば、表面の凹凸部における厚み)が低減される。かかる構成により、セラミックス溶融粒子は成長が抑制され、十分に溶融された状態で基材に到達し得る。これにより、緻密で微細な組織を有するセラミックスからなる溶射皮膜を、生産性良く形成することができる溶射材料が実現される。
また、本明細書において、「比表面積」は、BET法に基づき、溶射材料の表面に物理吸着したガス(典型的には窒素(N2)ガス)の量を測定することによって決定される、当該溶射材料を構成する一次粒子の外部および内部の全ての表面積をその質量で除した値を意味している。かかる比表面積は、JIS Z 8830:2013(ISO9277:2010)「ガス吸着による粉体(固体)の比表面積測定方法」の規定に準じて測定することができる。
すなわち、ここに開示される溶射材料を構成するセラミックス粒子は、例えば多孔質な単一の粒子から構成される形態であっても良い。しかしながら、例えば、高速フレーム溶射法等の低温プロセスに供することを考慮すると、上記の通り、微細な一次粒子が結合された二次粒子の形態であるのが好ましい。かかる構成によると、より低い温度の溶射フレーム等に溶射材料を供給した場合であっても、溶射材料に含まれるセラミックス粒子を適切に軟化溶融させることができ、緻密な溶射皮膜を好適に得ることができる。また、低温プロセスにおいては溶融された溶融粒子の成長が抑制されるため、一次粒子の寸法に由来したより微細な組織を有する溶射皮膜を得ることができる。これにより、セラミックスからなる溶射皮膜を、より一層緻密で微細な組織を有するものとして高品質に形成することができる溶射材料が実現される。延いては、所望の特性を備える溶射皮膜を得るための設計をより簡便に行うことができる溶射材料が提供される。
Dave=6/(ρSm)
また、ここでいう「間隙」とは、例えば、当該一次粒子が最密充填された場合に必然的に形成される空間よりも、より広い空間を意味している。典型的には、かかる「間隙」は、当該一次粒子が最密充填された場合に必然的に形成される空間の、1.2倍以上の空間であり得る。
従来の溶射材料において、球形化処理が施されていないセラミックス粒子は、結晶性が高いことから結晶系の外形がそのまま粒子の形態となって表れやすい傾向があった。とりわけ、球形化処理を施しにくいナノメートルサイズのセラミックス粒子や、結晶面に沿って破砕されたセラミックス粒子は、その傾向が強い。したがって、結晶系に由来する稜や隅角(頂点であり得る)や角部を有するセラミックス粒子を含む溶射材料は、供給装置や溶射ガンからフレームに供給されるまでの間に、供給装置や溶射ガンの表面に稜や隅角、角部等が引っかかったり、セラミックス粒子同士が互いにかみ合ったりして、流動性が低下しがちであった。
真円度=(周囲長2)÷(4×π×面積)
上述の真円度は、セラミックス粒子の円形度(球形度であり得る。)のうちでも表面形態をより反映しやすい指標であり、セラミックス粒子の平面視における輪郭線が複雑になればなるほどその値は大きくなる傾向にある。すなわち、上記のとおり平均真円度がより1に近いセラミックス粒子において、真円度は、セラミックス粒子の全体的な形態よりも表面形態をより反映するものであり得る。そこで、ここに開示される技術においては、かかる真円度とは別に、アスペクト比によっても、セラミックス粒子の形態を評価するようにしている。かかる構成によると、セラミックス粒子の形態が全体としてより一層真球(すなわち、平面視において真円)に近いセラミックス粒子を含む溶射材料を実現することができる。
フラクタル次元(Fractal Dimension:FD)は、粒子表面の複雑な形態を測るために利用される指標であり得る。ここに開示される技術においては、セラミックス粒子が上記の平均フラクタル次元を有しているため、より滑らかな表面を有し、溶射材料の流動性が向上されたものとして実現されている。その結果、溶射装置への溶射用粉末の供給がより一層安定し、フレームまたは作動ガス中心部等への溶射材料の投入が容易となり得る。延いては、溶射材料が、溶射プロセスによる加熱や加速の効果を好適に受けることができ、溶射効率が向上されるとともに、形成される皮膜の品質の向上を図ることができる。
なお、本明細書においては、「平均フラクタル次元」とは、電子顕微鏡等の観察手段により観察された100以上のセラミックス粒子の平面視像(二次電子像等)について求められたフラクタル次元の算術平均値を意味する。また、本明細書において、フラクタル次元は、ディバイダーズメソッドにより求められる値を採用しており、セラミックス粒子の平面視像における当該セラミックス粒子の周囲長とストライド長の対数を関連づける関数の、線形部分の傾きとして定義される。かかるフラクタル次元の測定値は、1(=実線)以上2(=平面)未満の値となり、1に近い程セラミックス粒子の表面が滑らかなことを意味する。かかる平均フラクタル次元は、例えば、適切な倍率で取得した電子顕微鏡像を画像処理ソフト等を用いて解析することで求めることができる。
安息角は、粉体の流動性を示し得る指標であり、粉体の粒度(平均粒子径)等にもよるため一概には言えないものの、一般的に、流動性の良い粉体ほど安息角が小さく、流動性の良くない粉体の場合には安息角が大きくなり得る。かかる構成によると、例えば、平均粒子径が30μm未満の溶射材料について流動性が高いと判断することができ、溶射皮膜をより一層生産性良く形成することができる溶射材料を提供することができる。
なお、本明細書において、「安息角」は、溶射材料を一定の高さの漏斗から水平な基板の上に落下させることで生成した円すい状の堆積物の直径および高さから算出される底角を意味している。かかる安息角は、JIS R 9301−2−2:1999「アルミナ粉末物性測定方法−2:安息角」の規定に準じて測定することができる。
かかる構成によると、例えば、上記のセラミックス材料の単独の機能、あるいは2種状のセラミックス材料を混合ないしは複合化した材料の機能に対応する機能を備える溶射皮膜を形成することができる溶射材料が提供される。
かかる構成によると、セラミックス材料からなる溶射皮膜であっても、粒子径が上記のとおり微細で緻密な溶射皮膜が実現され得る。
かかるセラミックス粒子の比表面積は、上記範囲であれば特に制限はされないものの、より広大であることが望ましい。例えば、0.8m2/g以上とすることができ、1m2/g以上であることが好ましく、10m2/g以上であるのがより好ましい。さらには、30m2/g以上、40m2/g以上、50m2/g以上、60m2/g以上、70m2/g以上、80m2/g以上、例えば100m2/g以上とより増大されているのが望ましい。
ここで、酸化物系セラミックスとしては、特に限定されることなく各種の金属の酸化物とすることができる。かかる酸化物系セラミックスを構成する金属元素としては、例えば、B,Si,Ge,Sb,Bi等の半金属元素、Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Al,Ga,In,Sn,Pb等の典型元素、Sc,Y,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,W,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Ag,Au等の遷移金属元素、La,Ce,Pr,Nd,Sm,Er,Lu等のランタノイド元素から選択される1種または2種以上が挙げられる。なかでも、Mg,Y,Ti,Zr,Cr,Mn,Fe,Zn,Al,Erから選択される1種または2種以上の元素であることが好ましい。なお、ここに開示される酸化物系セラミックスは、以上の金属元素に加えて、F,Cl,Br,I等のハロゲン元素を含むことも好ましい。
さらに、これらのセラミックス材料は、いずれか1種が単独でセラミック粒子を構成していても良いし、または2種以上が組み合わされてセラミックス粒子を構成していても良い。例えば、2種以上のセラミックス材料がセラミックス粒子に含まれる場合には、これらのセラミックス材料の一部または全部が複合酸化物を形成していても良い。このような複合化されたセラミックス粒子の例としては、例えば、具体的には、イットリア安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、ガドリニウムドープセリア、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛や、上記のサイアロン等の複合酸化物等が挙げられる。
以上のセラミックス材料としては、なかでも、アルミナ、ジルコニア、イットリア、シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウムおよびハイドロキシアパタイトのいずれかを含むことがより好ましい。
この一次粒子の平均粒子径については特に限定されないものの、例えば、6μm未満であることが好ましい。このように一次粒子の平均粒子径を微細にすることで、より一層緻密で微細な組織を有する溶射皮膜を形成することが可能となる。かかる一次粒子の平均粒子径は、5μm以下であることが好ましく、例えば、1μm以下であるのがより好ましい。
これに対し、上記のようにセラミックス粒子の外形が真球に近くなり、例えば、当該粒子を構成するセラミックスの結晶性を反映した結晶面や稜、隅角、角部等の影響が低減されることで、かかるセラミックス粒子の流動性を著しく高めることができる。換言すると、ここに開示される二次粒子の形態を有する溶射材料において、一次粒子は、セラミック材料の高い結晶性が反映された形態であってよく、例えば、角柱状、塊状等の外形であっても、上記の平均真円度を満たすことで、高い流動性を確保することが可能とされる。なお、かかる平均真円度は、例えば、平均アスペクト比等の指標では表し得ないレベルの平均真球度を反映し得る指標であり得る。これにより、溶射に際して、供給装置内の流動性や、溶射ガンへの供給性が高められるとともに、溶射フレームやガス等の中心部への溶射材料の供給を好適に行うことができる、溶射材料が実現される。かかるセラミックス粒子の平均真円度は、可能な限り1に近いことが好ましく、1以上の値であり得る。また、平均真円度は、1.4以下であるのが好ましく、1.2以下がより好ましく、1.15以下、例えば、1.1以下であり得る。
かかる平均アスペクト比は、溶射材料の流動性を考慮すると、1.3以下であるのが好ましく、1.2以下であるのがより好ましい。さらには、例えば、1.15以下とすることができ、1あるいは1により近いことが望ましい。
かかる平均フラクタル次元は、溶射材料の流動性を考慮すると、1.05以下であるのが好ましく、1.03以下であるのがより好ましい。さらには、例えば、1.02以下、1.01以下とすることができ、1あるいは1により近いことが望ましい。
かかる安息角は、溶射材料の流動性を考慮すると、34°以下であるのが好ましく、32°以下であるのがより好ましい。さらには、例えば、30°以下とすることもできる。安息角の下限に特に制限はないが、安息角が小さすぎると溶射材料が飛散し易くなったり、溶射材料の供給量の制御が困難になったりする場合がある。したがって、おおよその目安として、安息角は20°以上とすることが例示される。
上記の安息角は、無荷重状態での溶射材料の流動性を評価し得る指標であった。一方で、このフローファンクションは、溶射材料を圧密した状態でせん断応力を測定することによりその流動特性を評価するものであって、溶射材料のハンドリング性をより実際的に表現し得る指標となり得る。したがって、かかる構成によっても、例えば、平均粒子径が30μm未満の溶射材料について流動性が高いと判断することができ、溶射皮膜をより一層生産性良く形成し得る溶射材料を提供することができる。
なお、本明細書において、「フローファンクション」は、いわゆる相対流動性指数(Relative Flow Index:RFI)とも呼ばれる値であって、内径が50mmの容器内に所定の量の溶射材料を入れ、常温常湿下、当該溶射材料に9kPaの剪断力を与えたときの溶射材料の最大主応力と単軸崩壊応力とを測定し、最大主応力の測定値を単軸崩壊応力の測定値で除することで求められる値である。このフローファンクションが大きいほど、当該溶射材料の流動性が良いことを意味する。
プラズマ溶射法とは、溶射材を軟化または溶融するための溶射熱源としてプラズマ炎を利用する溶射方法である。電極間にアークを発生させ、かかるアークにより作動ガスをプラズマ化すると、かかるプラズマ流はノズルから高温高速のプラズマジェットとなって噴出する。プラズマ溶射法は、このプラズマジェットに溶射材料を投入し、加熱、加速して基材に堆積させることで溶射皮膜を得るコーティング手法一般を包含する。なお、プラズマ溶射法は、大気中で行う大気プラズマ溶射(APS:atmospheric plasma spraying)や、大気圧よりも低い気圧で溶射を行う減圧プラズマ溶射(LPS:low pressure plasma spraying)、大気圧より高い加圧容器内でプラズマ溶射を行う加圧プラズマ溶射(high pressure plasma spraying)等の態様であり得る。プラズマ溶射によると、例えば、一例として、溶射材を2500℃〜10000℃程度のプラズマジェットにより加熱および加速させることで、溶射粒子を300m/s〜600m/s程度の速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。
HVOF溶射法とは、燃料と酸素とを混合して高圧で燃焼させた燃焼炎を溶射のための熱源として利用するフレーム溶射法の一種である。燃焼室の圧力を高めることにより、連続した燃焼炎でありながらノズルから高速(超音速であり得る。)の高温ガス流を噴出させる。HVOF溶射法は、このガス流中に溶射材料を投入し、加熱、加速して基材に堆積させることで溶射皮膜を得るコーティング手法一般を包含する。HVOF溶射法によると、例えば、一例として、溶射材料を1800℃〜2500℃の超音速燃焼炎のジェットにより溶融および加速させることで、溶射粒子を500m/s〜1000m/sという高速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。高速フレーム溶射で使用する燃料は、アセチレン、エチレン、プロパン、プロピレンなどの炭化水素のガス燃料であってもよいし、灯油やエタノールなどの液体燃料であってもよい。また、溶射材の融点が高いほど超音速燃焼炎の温度が高い方が好ましく、この観点では、ガス燃料を用いることが好ましい。
HVAF溶射法とは、上記のHVOF溶射法において、支燃ガスとしての酸素に代えて空気を用いるようにした溶射法である。HVAF溶射法によると、HVOF溶射法と比較して溶射温度を低温とすることができる。例えば、一例として、溶射材料を1600℃〜2000℃の超音速燃焼炎のジェットにより溶融および加速させることで、溶射粒子を500m/s〜1000m/sという高速度にて基材へ衝突させて堆積させることができる。
この造粒−焼結法により得られたサンプル2〜8の溶射材料に含まれるセラミックス粒子は、例えば、図1および図2に示されるように、ごく微細な一次粒子が互いに結合して、略球形状の二次粒子を構成している。なお、図1は、サンプル6の溶射材料の後述の走査型電子顕微鏡で観察して得られた像である。また、図2は、図1中の一つのセラミックス粒子を高倍率で観察して得られた像である。なお、ごく微細な一次粒子を詳細に観察すると、これらは特定の結晶面が発達した角柱状あるいは塊状の形状を有するものであった。
[セラミックス粒子の平均粒子径]
セラミックス粒子の平均粒子径は、サンプル1〜8の溶射材料をレーザ回折/散乱式粒度測定器(株式会社堀場製作所製,LA−300)に供して測定した、体積基準の粒度分布に基づくD50粒径である。セラミックス粒子の平均粒子径の測定結果を、表1の「平均粒子径」の欄に示した。
セラミックス粒子の比表面積は、流動式比表面積自動測定装置(島津製作所製、フローソーブII 2300)を用い、吸着ガスとして窒素ガスを使用したBET法に基づき測定した。具体的には、試料としてのセラミックス粒子を試料管に投入したのち、当該試料を冷却し、試料管内に窒素ガスを導入し、定容量法ガス吸着法による吸脱着等温線を作製する。そしてかかる吸脱着等温線における、一層目の単分子層吸着から多層吸着に移行する過程をBET法に基づき解析することにより単分子層吸着量を算出し、さらに窒素ガス分子一個の占める断面積を積算することで、比表面積を得る。このようにして求めたセラミックス粒子の比表面積の測定結果を、表1の「比表面積」の欄に示した。
一次粒子の平均粒子径は、サンプル1〜8の溶射材料の比表面積をもとに算出した値を採用した。すなわち、一次粒子に関する「平均粒子径」は、上記で測定したセラミックス粒子の比表面積をSm、密度をρとして、次式に基づき求めた値である。なお、各セラミックス材料の密度としては、Al2O3:3.98g/ml,Y2O3:5.03g/ml,8%YSZ:5.58g/mlの値を採用した。このようにして求めたセラミックス粒子の一次粒子の平均粒子径の値を、表1の「平均一次粒子径」の欄に示した。
Dave=6/(ρSm)
セラミックス粒子の平均真円度は、サンプル1〜8の溶射材料を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM,株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S−3000N)により観察して得た平面視像(倍率1000〜2000倍)について、画像解析ソフト(株式会社日本ローバー製、Image−Pro Plus)を用い、100以上のセラミックス粒子について測定した真円度の算術平均値を算出することで求めた。なお、真円度は、SEM像のコントラストからセラミックス粒子の輪郭をトレースすることで、かかるセラミックス粒子の周囲長および面積(平面視)を算出し、これらの値から、真円度=(周囲長2)÷(4×π×面積)の関係に基づき求めた値である。セラミックス粒子の平均真円度の測定結果を、表1の「平均真円度」の欄に示した。
セラミックス粒子の平均アスペクト比は、サンプル1〜8の溶射材料を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM,株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S−3000N)により観察して得た平面視像(倍率1000〜2000倍)について、画像解析ソフト(株式会社日本ローバー製、Image−Pro Plus)を用い、100以上のセラミックス粒子について測定したアスペクト比の算術平均値を算出することで求めた。なお、アスペクト比は、SEM像のコントラストからセラミックス粒子の輪郭を特定し、その相当楕円(同面積でかつ一次および二次モーメントが等しい楕円)の長軸の長さを長径a、短軸の長さを短径bとし、これらの値からa/bで定義されるアスペクト比を求めた値である。セラミックス粒子の平均アスペクト比の測定結果を、表1の「平均アスペクト比」の欄に示した。
セラミックス粒子の平均フラクタル次元は、サンプル1〜8の溶射材料を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM,株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S−3000N)により観察して得た平面視像について、画像解析ソフト(株式会社日本ローバー製、Image−Pro Plus)を用い、100以上のセラミックス粒子について測定したフラクタル次元の算術平均値を算出することで求めた。SEMでの解析条件は、倍率:2000倍、ビット深さ:8、走査速度:80/100sとした。なお、フラクタル次元の測定に用いるSEM像は、セラミックス粒子の周囲長が30ピクセル以上(好ましくは1280ピクセル以上。本実施形態では、960×1280ピクセルとした。)となる解像度を実現するものを用意した。そして、フラクタル次元の測定では、かかるSEM像のコントラストからセラミックス粒子の輪郭をトレースすることで、セラミックス粒子の周囲長および面積(平面視)を算出し、これらの値から、真円度=(周囲長2)÷(4×π×面積)の関係に基づきフラクタル次元を求めた。セラミックス粒子の平均真円度の測定結果を、表1の「平均FD」の欄に示した。
溶射材料の安息角は、サンプル1〜8の溶射材料をA.B.D.粉体特性測定器(筒井理科器械株式会社製、ABD−72形)に供することで得た値である。溶射材料の安息角の測定結果を、表1の「安息角」の欄に示した。
[フローファンクション]
なお、参考のために、サンプル6の溶射材料を粉体流動性分析装置(Freeman Tchnology社製、パウダーレオメーターFT4)により測定した。その結果、サンプル6の溶射材料のフローファンクションは9.2であった。
上記で用意した溶射材料を、低温プロセスであるHVOF溶射法により溶射することにより、溶射材料による溶射皮膜の成膜性を評価した。溶射条件は、以下の通りとした。
すなわち、まず、基材にはSS400鋼板(70mm×50mm×2.3mm)を用意し、表面に#40のアルミナグリッドを用いたブラスト処理を施すことにより粗面化加工して用いた。HVOF溶射には、市販の高速フレーム溶射機(Praxair/TAFA社製、JP−5000)を用いた。この溶射機はフレーム温度の上限が約2000℃と、溶射材料に用いられたセラミックスの融点よりも大幅に低い温度である。溶射材料は、粉末供給機(テクノサーブ社製、AM−30)を用い、乾粉状態で、約15g/分の供給量で溶射機のバーナー室に供給した。なお、溶射機には、燃料ガスとしてアセチレンガスを75L/min、助燃剤としての酸素ガスを230L/minの流量で供給した。これにより、溶射機のノズルから溶射材料に応じて1500℃〜2500℃程度の超音速ジェットを噴射させ、バーナー室に供給した溶射材料をかかるジェットに載せて溶融、飛行させ、基材に吹き付けることで、基材上に皮膜を形成した。なお、溶射ガンの移動速度は100m/min、溶射距離は90mmとした。また、溶射距離がおよそ30mm〜90mmの範囲の飛行粒子の表面温度を、溶射飛行粒子解析機(DPV2000)を用いて測定したところ、サンプル1〜8の溶射材料は、表1に示すように、それぞれ1500℃〜2500℃に加熱されていることが確認できた。
サンプル1〜8の溶射材料を用いて溶射を行った際の成膜性について評価した結果を、表1の「成膜性」の欄に示した。成膜性の「成膜可否」の欄には、上記の溶射条件による成膜が可能であった場合に「可」を、成膜が不可能であった場合に「否」として示した。また、成膜性の「成膜速度」の欄には、上記の溶射条件による成膜において、成膜速度が5μm/passの良好な成膜が可能であった場合に「○」を、かかる成膜速度での成膜が不可能であった場合に「×」を、成膜自体ができなかった場合に「−」を示した。なお、成膜速度を表す単位(μm/pass)は、溶射装置(溶射ガン)が、溶射装置または溶射対象(基材)の運行方向に沿って行う1回の溶射操作(1pass)に製膜し得る溶射皮膜の厚み(μm)を示している。
また、サンプル1〜8の溶射材料により形成された溶射皮膜を構成する粒子の平均粒子径を測定した結果を、表1の溶射皮膜の「平均粒子径」の欄に示した。
ここで、溶射皮膜を構成する溶射粒子の大きさは、溶射皮膜の断面組織の観察像を画像解析することで求めた。具体的には、基材上に形成された溶射皮膜を樹脂で固めた後、溶射皮膜を基材ごと当該基材の表面に垂直な方向で切断することで、溶射皮膜の断面を切り出した。そして、この溶射皮膜の任意の断面組織を所定の倍率の顕微鏡で観察することで得られた観察像について、気孔部と固相部とを分離する2値化を行い、これを画像解析ソフトを用いて解析することで、固相部を構成する溶射粒子の大きさ(円相当径)を測定した。なお、本明細書において、溶射皮膜を構成する溶射粒子の大きさの測定は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM,株式会社日立ハイテクノロジーズ製、S−3000N)により観察して得た2000倍の平面視像、若しくは「走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM,株式会社日立ハイテクノロジーズ製、SU8000シリーズ)により観察して得た20000倍の平面視像を用い、画像解析ソフト(MOUNTECH Co.,Ltd.製、Mac−View)を用いて画像解析することで行った。図3に、サンプル5の溶射材料を溶射して得られた溶射皮膜の断面組織のSEM像を例示した。溶射皮膜を構成する溶射粒子の大きさの測定に用いる観察像は、例えば、図3のように、セラミックス粒子の周囲長が30ピクセル以上となる解像度であるのが好ましい。
Claims (10)
- 平均粒子径が30μm以下であって、比表面積が0.5m2/g以上のセラミックス粒子を含む、溶射材料。
- 前記セラミックス粒子は、一次粒子が間隙をもって3次元的に結合されてなる二次粒子の形態を有している、請求項1に記載の溶射材料。
- 前記一次粒子は、平均粒子径が6μm未満である、請求項2に記載の溶射材料。
- 前記セラミックス粒子は、平面視における平均真円度が1.5未満である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶射材料。
- 前記セラミックス粒子は、平面視における平均アスペクト比が1.4未満である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶射材料。
- 前記セラミックス粒子は、平均フラクタル次元が1.07未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶射材料。
- 安息角が35°未満である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の溶射材料。
- 前記セラミックス粒子は、アルミナ、ジルコニア、イットリア、シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒化ケイ素、サイアロン、窒化アルミニウムおよびハイドロキシアパタイトからなる群から選択される1種または2種以上のセラミックス材料を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の溶射材料。
- セラミックス材料からなる溶射粒子が基材上に堆積されてなる溶射皮膜であって、
前記基材の表面に垂直な断面における前記溶射粒子の平均粒子径が5μm未満である、溶射皮膜。 - 基材の表面に請求項9に記載の溶射皮膜が備えられている、溶射皮膜付基材。
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CN112410719B (zh) * | 2020-10-20 | 2023-01-20 | 安徽华飞机械铸锻有限公司 | 一种抗磨性的耐热钢 |
KR102442731B1 (ko) * | 2021-12-23 | 2022-09-13 | 주식회사 쎄닉 | 탄화규소 분말 및 이를 이용하여 탄화규소 잉곳을 제조하는 방법 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05320860A (ja) * | 1992-05-18 | 1993-12-07 | Tosoh Corp | 溶射用ジルコニア粉末 |
JP2002348653A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-12-04 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類酸化物溶射用粒子、溶射部材および耐食性部材 |
JP2005097747A (ja) * | 2000-06-29 | 2005-04-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 溶射粉及び溶射被膜 |
JP2007008730A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 球状アルミナ粉末、その製造方法および用途 |
JP2007126710A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Fujimi Inc | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
JP2010150616A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Fujimi Inc | 溶射用粉末、溶射皮膜の形成方法、及び溶射皮膜 |
JP2011256465A (ja) * | 2011-08-30 | 2011-12-22 | Riverstone Kogyo Kk | 微粉末セラミックス衝撃焼結被覆法 |
JP2012188677A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Fujimi Inc | 溶射用粉末 |
JP2012232871A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd | スピネル粉末およびその製造方法、溶射膜の製造方法、ならびにガスセンサ素子の製造方法 |
JP2014019876A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Yoshino:Kk | 遮熱材及びその製造方法、並びに遮熱皮膜及び遮熱皮膜形成方法 |
-
2014
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05320860A (ja) * | 1992-05-18 | 1993-12-07 | Tosoh Corp | 溶射用ジルコニア粉末 |
JP2005097747A (ja) * | 2000-06-29 | 2005-04-14 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 溶射粉及び溶射被膜 |
JP2002348653A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-12-04 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 希土類酸化物溶射用粒子、溶射部材および耐食性部材 |
JP2007008730A (ja) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 球状アルミナ粉末、その製造方法および用途 |
JP2007126710A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Fujimi Inc | 溶射用粉末及び溶射皮膜の形成方法 |
JP2010150616A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Fujimi Inc | 溶射用粉末、溶射皮膜の形成方法、及び溶射皮膜 |
JP2012188677A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-10-04 | Fujimi Inc | 溶射用粉末 |
JP2012232871A (ja) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd | スピネル粉末およびその製造方法、溶射膜の製造方法、ならびにガスセンサ素子の製造方法 |
JP2011256465A (ja) * | 2011-08-30 | 2011-12-22 | Riverstone Kogyo Kk | 微粉末セラミックス衝撃焼結被覆法 |
JP2014019876A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Yoshino:Kk | 遮熱材及びその製造方法、並びに遮熱皮膜及び遮熱皮膜形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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