JPH05271900A - 溶射皮膜の加熱加圧方法 - Google Patents
溶射皮膜の加熱加圧方法Info
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- JPH05271900A JPH05271900A JP6485892A JP6485892A JPH05271900A JP H05271900 A JPH05271900 A JP H05271900A JP 6485892 A JP6485892 A JP 6485892A JP 6485892 A JP6485892 A JP 6485892A JP H05271900 A JPH05271900 A JP H05271900A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属材料基材表面に形成された溶射皮膜の密
着力を高め、また気孔を大幅に減少させる。 【構成】 金属材料基材表面に形成された溶射皮膜を基
材と共に溶射皮膜の溶融点により低い温度に加熱し、そ
の温度が変化しない状態で溶射皮膜に硬質粒子のショッ
ピーニングを行い、加熱とショットピーニングによる加
圧力で溶射皮膜成分を基材に拡散させて密着力を高め、
また気孔を押しつぶすようにした。また、硬質粒子をセ
ラミックス粒子とし、これを火炎、プラズマ等の加熱雰
囲気中を飛行させて加熱し、その飛行速度でショットピ
ーニングを行うようにした。
着力を高め、また気孔を大幅に減少させる。 【構成】 金属材料基材表面に形成された溶射皮膜を基
材と共に溶射皮膜の溶融点により低い温度に加熱し、そ
の温度が変化しない状態で溶射皮膜に硬質粒子のショッ
ピーニングを行い、加熱とショットピーニングによる加
圧力で溶射皮膜成分を基材に拡散させて密着力を高め、
また気孔を押しつぶすようにした。また、硬質粒子をセ
ラミックス粒子とし、これを火炎、プラズマ等の加熱雰
囲気中を飛行させて加熱し、その飛行速度でショットピ
ーニングを行うようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面改質や機能性皮膜
として金属材料基材へ金属、サーメット系等を溶射した
溶射皮膜を基材へ拡散させ密着力を向上させて、かつ溶
射皮膜に残留する気孔を封孔するようにした溶射皮膜の
加熱加圧方法に関する。
として金属材料基材へ金属、サーメット系等を溶射した
溶射皮膜を基材へ拡散させ密着力を向上させて、かつ溶
射皮膜に残留する気孔を封孔するようにした溶射皮膜の
加熱加圧方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶射皮膜は表面改質方法，機能性皮膜形
成方法の一つとして多用されている。皮膜の形成は、金
属材料，サーメット材料，セラミック材料，ガラス，プ
ラスチック材料などの粉末，線材，棒材などを火炎アー
ク，プラズマ炎などを用いて溶融させ粒子状とし、これ
を火炎，アトマイズガス，圧縮空気などで飛行させた
り、粉末材料を火炎やプラズマ炎中を飛行させ、溶射す
る材料を軟化や溶融させ基材へ衝突積層させ成膜するこ
とによって行われる。このため、基材への接合は投錨効
果によって接合されているといわれている。
成方法の一つとして多用されている。皮膜の形成は、金
属材料，サーメット材料，セラミック材料，ガラス，プ
ラスチック材料などの粉末，線材，棒材などを火炎アー
ク，プラズマ炎などを用いて溶融させ粒子状とし、これ
を火炎，アトマイズガス，圧縮空気などで飛行させた
り、粉末材料を火炎やプラズマ炎中を飛行させ、溶射す
る材料を軟化や溶融させ基材へ衝突積層させ成膜するこ
とによって行われる。このため、基材への接合は投錨効
果によって接合されているといわれている。
【０００３】このようにして溶射されたまま（ＡＳ ｓ
ｐｒａｙ）の皮膜の基材への密着強度は２〜８ｋｇｆ／
ｍｍ2 程度であり、基材と皮膜間に拡散層の存在は認め
られない。また、基材への溶射粒子は軟化または溶融し
た粒子が積層された構造のため、粒子間の接合も弱く、
なおかつ粒子間に空孔の存在が認められる。この空孔は
溶射方式ならびに溶射材料・基材へ衝突する時の溶射材
料の粒子径、溶射条件などにより異なっているが、一般
的には２〜８％程度の気孔が残留している。
ｐｒａｙ）の皮膜の基材への密着強度は２〜８ｋｇｆ／
ｍｍ2 程度であり、基材と皮膜間に拡散層の存在は認め
られない。また、基材への溶射粒子は軟化または溶融し
た粒子が積層された構造のため、粒子間の接合も弱く、
なおかつ粒子間に空孔の存在が認められる。この空孔は
溶射方式ならびに溶射材料・基材へ衝突する時の溶射材
料の粒子径、溶射条件などにより異なっているが、一般
的には２〜８％程度の気孔が残留している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、溶射皮
膜を表面改質や機能性皮膜に用いる場合、高面圧や高応
力部で使用しようとすると、皮膜と基材との密着力が弱
く使用条件によっては溶射皮膜がはく離する。
膜を表面改質や機能性皮膜に用いる場合、高面圧や高応
力部で使用しようとすると、皮膜と基材との密着力が弱
く使用条件によっては溶射皮膜がはく離する。
【０００５】一方溶射皮膜には空孔が多く、湿式環境で
利用しようとすると、この空孔へ液体が侵入し基材と皮
膜間で腐食が発生し皮膜のはく離につながる。
利用しようとすると、この空孔へ液体が侵入し基材と皮
膜間で腐食が発生し皮膜のはく離につながる。
【０００６】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる溶射皮膜の加熱加圧方法を提供しようとするもの
である。
できる溶射皮膜の加熱加圧方法を提供しようとするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の溶射皮膜の加熱
加圧方法は、次の手段を講じた。 （１）金属材料基材表面に形成された溶射皮膜を基材と
共に溶射皮膜の溶融点より低い温度に加熱し、前記加熱
された溶射皮膜の温度が変化しない状態で前記溶射皮膜
に硬質粒子のショットピーニングを行うことを特徴とす
る。 （２）前記（１）の本発明において、加熱雰囲気中を飛
行させて溶融させずに加熱したセラミックス粒子をその
飛行速度によって溶射皮膜表面に衝突させてショットピ
ーニングを行うようにしたことを特徴とする。
加圧方法は、次の手段を講じた。 （１）金属材料基材表面に形成された溶射皮膜を基材と
共に溶射皮膜の溶融点より低い温度に加熱し、前記加熱
された溶射皮膜の温度が変化しない状態で前記溶射皮膜
に硬質粒子のショットピーニングを行うことを特徴とす
る。 （２）前記（１）の本発明において、加熱雰囲気中を飛
行させて溶融させずに加熱したセラミックス粒子をその
飛行速度によって溶射皮膜表面に衝突させてショットピ
ーニングを行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明（１）では、金属材料基材表面に形成さ
れた金属，サーメット材料等の溶射皮膜を、基材と共に
溶射皮膜の溶融点より低い温度に加熱する。この加熱さ
れた溶射皮膜の温度変化が起らない状態で、溶射皮膜に
硬質粒子のショットピーニングが行なわれる。このよう
に、溶射点より低い温度に加熱された状態の下で硬質粒
子のショットピーニングによって溶射皮膜表面を均一に
加圧することによって、加熱された溶射皮膜成分の基材
への拡散が行われ、その密着力が高められる。また、熱
軟化されている溶射皮膜に硬質粒子を衝突させることに
よって、溶射皮膜は塑性変形を起して加圧焼結され、こ
れによって空孔が押しつぶされて高密度の皮膜が得られ
る。
れた金属，サーメット材料等の溶射皮膜を、基材と共に
溶射皮膜の溶融点より低い温度に加熱する。この加熱さ
れた溶射皮膜の温度変化が起らない状態で、溶射皮膜に
硬質粒子のショットピーニングが行なわれる。このよう
に、溶射点より低い温度に加熱された状態の下で硬質粒
子のショットピーニングによって溶射皮膜表面を均一に
加圧することによって、加熱された溶射皮膜成分の基材
への拡散が行われ、その密着力が高められる。また、熱
軟化されている溶射皮膜に硬質粒子を衝突させることに
よって、溶射皮膜は塑性変形を起して加圧焼結され、こ
れによって空孔が押しつぶされて高密度の皮膜が得られ
る。
【０００９】このように、本発明（１）では、溶射皮膜
成分を基材への拡散させてその密着力を高め、かつ、溶
射皮膜内に残留している気孔をなくすることができる。
成分を基材への拡散させてその密着力を高め、かつ、溶
射皮膜内に残留している気孔をなくすることができる。
【００１０】なお、本発明（１）における前記の加熱温
度は基材の材質によっても異なるが、基材の材料が溶射
皮膜材料より融点が高い場合は、溶射皮膜を溶融点以下
の温度とし、かつ、できる限り高温とすることが好まし
い。また、基材の溶融温度が溶射皮膜溶融温度より低い
場合は基材の溶融温度より低い温度に加熱する。
度は基材の材質によっても異なるが、基材の材料が溶射
皮膜材料より融点が高い場合は、溶射皮膜を溶融点以下
の温度とし、かつ、できる限り高温とすることが好まし
い。また、基材の溶融温度が溶射皮膜溶融温度より低い
場合は基材の溶融温度より低い温度に加熱する。
【００１１】また、前記硬質粒子としては、セラミック
スの球状粒子、セラミックスの破砕粒子等を用いること
ができる。
スの球状粒子、セラミックスの破砕粒子等を用いること
ができる。
【００１２】本発明（２）においては、本発明（１）に
おいて硬質粒子をセラミックス粒子とし、これを火炎，
プラズマ等の加熱雰囲気中を飛行させて溶融させずに加
熱し、このセラミックス粒子の飛行速度によって溶射皮
膜表面に衝突させてショットピーニングを行っている。
従って、加熱雰囲気中の飛行速度を利用して効果的な溶
射皮膜のショットピーニングを行うことができる。ま
た、セラミックス粒子は加熱された上溶射皮膜に衝突す
ることとなり、同溶射皮膜の温度の低下を阻止して一定
温度が維持される。
おいて硬質粒子をセラミックス粒子とし、これを火炎，
プラズマ等の加熱雰囲気中を飛行させて溶融させずに加
熱し、このセラミックス粒子の飛行速度によって溶射皮
膜表面に衝突させてショットピーニングを行っている。
従って、加熱雰囲気中の飛行速度を利用して効果的な溶
射皮膜のショットピーニングを行うことができる。ま
た、セラミックス粒子は加熱された上溶射皮膜に衝突す
ることとなり、同溶射皮膜の温度の低下を阻止して一定
温度が維持される。
【００１３】
実施例１ ５０×５０×１０t ｍｍ軟鋼板の表面に１Ｃ−３．８Ｓ
ｉ−１７Ｃｒ−３．３Ｆｅ−２．８Ｂ残部Ｎｉの自溶性
合金（固相線９４０℃）の溶射材粉末を、 （ａ）プラズマ溶射方法 （ｂ）粉末火炎溶射方法 （ｃ）または高速火炎溶射方法 による通常の溶射工程により５０×５０ｍｍの片面表面
に厚さ０．３ｍｍの溶射を行う。
ｉ−１７Ｃｒ−３．３Ｆｅ−２．８Ｂ残部Ｎｉの自溶性
合金（固相線９４０℃）の溶射材粉末を、 （ａ）プラズマ溶射方法 （ｂ）粉末火炎溶射方法 （ｃ）または高速火炎溶射方法 による通常の溶射工程により５０×５０ｍｍの片面表面
に厚さ０．３ｍｍの溶射を行う。
【００１４】その後溶射された軟鋼板を、電気加熱炉で
９００℃に加熱し全体が昇温したところで断熱レンガ上
に固定した上、溶射皮膜表面を０．５〜１．５ｍｍの球
状のアルミナビーズを、溶射性と同様な方法でプラズ
マ、粉末火炎または高速火炎の火炎中で溶融しないよう
に加熱しながら飛行させて溶射皮膜表面へアルミナビー
ズでショットピーニングを行ない皮膜表面を加圧する。
この時の火炎等の温度は、溶射皮膜が加熱温度により冷
却されない程度に予熱され、なおかつ溶射皮膜が溶融さ
れないようにコントロールされる。
９００℃に加熱し全体が昇温したところで断熱レンガ上
に固定した上、溶射皮膜表面を０．５〜１．５ｍｍの球
状のアルミナビーズを、溶射性と同様な方法でプラズ
マ、粉末火炎または高速火炎の火炎中で溶融しないよう
に加熱しながら飛行させて溶射皮膜表面へアルミナビー
ズでショットピーニングを行ない皮膜表面を加圧する。
この時の火炎等の温度は、溶射皮膜が加熱温度により冷
却されない程度に予熱され、なおかつ溶射皮膜が溶融さ
れないようにコントロールされる。
【００１５】このようにして加熱しながら高温ショット
ピーニングした皮膜は表１に示すように、溶射したまま
（ＡＳ ｓｐｒａｙ）の皮膜に対して基材への拡散が行
われ、また皮膜の気孔はショットピーニングにより押し
つぶされ皮膜の気孔は大幅に減少している。
ピーニングした皮膜は表１に示すように、溶射したまま
（ＡＳ ｓｐｒａｙ）の皮膜に対して基材への拡散が行
われ、また皮膜の気孔はショットピーニングにより押し
つぶされ皮膜の気孔は大幅に減少している。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例２ φ５０×１００L ｍｍの軟鋼材丸棒を回転冶具へ取りつ
けて、溶射材としてＳＵＳ３１６Ｌ材の粉末を用いた （ａ）プラズマ溶射性 （ｂ）粉末火炎溶射法 （ｃ）または線材を用いた溶線式火炎溶射法 によって、５０×５０ｍｍの面へ片肉０．３ｍｍを通常
の溶射工程により両端２０ｍｍづつ残して溶射を行う。
けて、溶射材としてＳＵＳ３１６Ｌ材の粉末を用いた （ａ）プラズマ溶射性 （ｂ）粉末火炎溶射法 （ｃ）または線材を用いた溶線式火炎溶射法 によって、５０×５０ｍｍの面へ片肉０．３ｍｍを通常
の溶射工程により両端２０ｍｍづつ残して溶射を行う。
【００１８】このように溶射された軟鋼材丸棒に温度計
を取りつけ、温度計の温度によりコントロールしながら
直接通電法による加熱装置により回転しながら１０００
℃まで加熱しこの温度を保持しながら、実施例１と同様
に１〜２ｍｍの球状アルミナビースを、プラズマ、粉末
火炎または高速火炎の火炎中で溶融しないように加熱し
ながら火炎中を飛行させてアルミナビーズで溶射層表面
を均一にショットピーニングして加圧する。
を取りつけ、温度計の温度によりコントロールしながら
直接通電法による加熱装置により回転しながら１０００
℃まで加熱しこの温度を保持しながら、実施例１と同様
に１〜２ｍｍの球状アルミナビースを、プラズマ、粉末
火炎または高速火炎の火炎中で溶融しないように加熱し
ながら火炎中を飛行させてアルミナビーズで溶射層表面
を均一にショットピーニングして加圧する。
【００１９】前記の皮膜について、冷却後基材と溶射皮
膜拡散層と皮膜内の残留気孔を調査した結果を表２に示
すが、基材への溶射皮膜成分の拡散層の形成が認めら
れ、また皮膜内の残留気孔も大幅に減少している。
膜拡散層と皮膜内の残留気孔を調査した結果を表２に示
すが、基材への溶射皮膜成分の拡散層の形成が認めら
れ、また皮膜内の残留気孔も大幅に減少している。
【００２０】
【表２】
【００２１】実施例３ 実施例２と同様の丸棒を用いて６２Ｃｏ−２８Ｍｏ−２
Ｓｉ−８Ｃｒ材をプラズマ溶射法で実施例２と同様に、
両端２０ｍｍづつ残して０．３ｍｍ溶射を行う。溶射さ
れた丸棒を、回転装置で回転しながら酸素、アセチレン
炎バーナにより赤外線温度計で温度測定しながら１２０
０℃まで昇温させ、その後１〜２ｍｍのＳｉＣ球状粒子
を火炎中で溶融しないように加熱しながら火炎中を飛行
させ、加熱されたＳｉＣ粒子の飛行速度によって高温シ
ョットピーニングを行なう。 このショットピーニング
が行われた丸棒の基材と皮膜には数μｍの拡散層が形成
され、溶射されたまま（Ａｓ ｓｐｒａｙ）では８％の
残留気孔であった皮膜の気孔が、０．５％程度に減少し
た。
Ｓｉ−８Ｃｒ材をプラズマ溶射法で実施例２と同様に、
両端２０ｍｍづつ残して０．３ｍｍ溶射を行う。溶射さ
れた丸棒を、回転装置で回転しながら酸素、アセチレン
炎バーナにより赤外線温度計で温度測定しながら１２０
０℃まで昇温させ、その後１〜２ｍｍのＳｉＣ球状粒子
を火炎中で溶融しないように加熱しながら火炎中を飛行
させ、加熱されたＳｉＣ粒子の飛行速度によって高温シ
ョットピーニングを行なう。 このショットピーニング
が行われた丸棒の基材と皮膜には数μｍの拡散層が形成
され、溶射されたまま（Ａｓ ｓｐｒａｙ）では８％の
残留気孔であった皮膜の気孔が、０．５％程度に減少し
た。
【００２２】
【発明の効果】以上の説明したように、従来、溶射皮膜
は、溶射したままでは基材と溶射皮膜成分の拡散が認め
られなかったが、本発明によれば基材と溶射皮膜成分間
で加熱とショットピーニングによる加圧により皮膜密着
力向上に寄与する拡散層の発生が生起し、かつ、皮膜の
内部に発生している気孔がショットピーニングで押しつ
ぶされ残留気孔を大幅に減少させることができる。従っ
て、本発明によって、金属材料基材との密着力が大き
く、残留気孔が大幅に減少した溶射皮膜を形成すること
ができる。
は、溶射したままでは基材と溶射皮膜成分の拡散が認め
られなかったが、本発明によれば基材と溶射皮膜成分間
で加熱とショットピーニングによる加圧により皮膜密着
力向上に寄与する拡散層の発生が生起し、かつ、皮膜の
内部に発生している気孔がショットピーニングで押しつ
ぶされ残留気孔を大幅に減少させることができる。従っ
て、本発明によって、金属材料基材との密着力が大き
く、残留気孔が大幅に減少した溶射皮膜を形成すること
ができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 金属材料基材表面に形成された溶射皮膜
を基材と共に溶射皮膜の溶融点より低い温度に加熱し、
前記加熱された溶射皮膜の温度が変化しない状態で前記
溶射皮膜に硬質粒子のショットピーニングを行うことを
特徴とする溶射皮膜の加熱加圧方法。 - 【請求項２】 加熱雰囲気中を飛行させて溶融させずに
加熱したゼラミックス粒子をその飛行速度によって溶射
皮膜表面に衝突させてショットピーニングを行うことを
特徴とする請求項１に記載の溶射皮膜の加熱加圧方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6485892A JPH05271900A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 溶射皮膜の加熱加圧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6485892A JPH05271900A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 溶射皮膜の加熱加圧方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05271900A true JPH05271900A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=13270301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6485892A Withdrawn JPH05271900A (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 溶射皮膜の加熱加圧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05271900A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0666326A1 (en) * | 1993-12-07 | 1995-08-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Laser shock processing method utilizing light absorbing material layer of controlled thickness |
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