JPH11200006A - ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法 - Google Patents
ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法Info
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- JPH11200006A JPH11200006A JP10008157A JP815798A JPH11200006A JP H11200006 A JPH11200006 A JP H11200006A JP 10008157 A JP10008157 A JP 10008157A JP 815798 A JP815798 A JP 815798A JP H11200006 A JPH11200006 A JP H11200006A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 減圧溶射に代わるＭＣｒＡｌＸ合金の溶射法
を提供する。 【解決手段】 母材の表面に超高速フレーム溶射法（Ｈ
Ｐ／ＨＶＯＦ法）によりＭＣｒＡｌＸ合金の粉末を溶射
して、皮膜厚みが０．１０〜３．０ｍｍで気孔率が０．
１％以下の機能皮膜を形成する。超高速フレーム溶射法
は、燃焼に酸素と灯油とを用いて燃焼チャンバーの圧力
を１２０ｐｓｉ程度まで高くして、２，１００ｍ／ｓｅ
ｃという高フレーム速度で溶射を行う。
を提供する。 【解決手段】 母材の表面に超高速フレーム溶射法（Ｈ
Ｐ／ＨＶＯＦ法）によりＭＣｒＡｌＸ合金の粉末を溶射
して、皮膜厚みが０．１０〜３．０ｍｍで気孔率が０．
１％以下の機能皮膜を形成する。超高速フレーム溶射法
は、燃焼に酸素と灯油とを用いて燃焼チャンバーの圧力
を１２０ｐｓｉ程度まで高くして、２，１００ｍ／ｓｅ
ｃという高フレーム速度で溶射を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＭＣｒＡｌＸ合金の
溶射方法に関し、特に各種産業機械の特定箇所や自動車
部品などに耐熱性や耐蝕性を付与することを目的として
ＭＣｒＡｌＸ合金粉末を溶射する方法に関する。
溶射方法に関し、特に各種産業機械の特定箇所や自動車
部品などに耐熱性や耐蝕性を付与することを目的として
ＭＣｒＡｌＸ合金粉末を溶射する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＣｒＡｌＸ合金の粉末を溶射して機能
皮膜を形成する方法としては、標準大気圧よりも低い気
圧下で溶射を行う減圧プラズマ溶射法が広く知られてい
る（例えば「溶射ハンドブック」，（株）新技術開発セ
ンター，１９８６．３．３１発行，Ｐ２１８〜２２５参
照）。
皮膜を形成する方法としては、標準大気圧よりも低い気
圧下で溶射を行う減圧プラズマ溶射法が広く知られてい
る（例えば「溶射ハンドブック」，（株）新技術開発セ
ンター，１９８６．３．３１発行，Ｐ２１８〜２２５参
照）。
【０００３】なお、ＭＣｒＡｌＸ合金はＭクラリーとも
称されているので、Ｍは基本構成元素である金属（Ｍｅ
ｔａｌ）のＭで、代表的なものとしてＮｉ，Ｃｏ，Ｆｅ
等やそれらを組み合わせたものが用いられ、これに保護
性にすぐれた酸化皮膜元素のＣｒとＡｌ、および保護酸
化皮膜の補強維持機能を果たす添加物質ＸとしてＹ（イ
ットリウム）等を加えたものである。
称されているので、Ｍは基本構成元素である金属（Ｍｅ
ｔａｌ）のＭで、代表的なものとしてＮｉ，Ｃｏ，Ｆｅ
等やそれらを組み合わせたものが用いられ、これに保護
性にすぐれた酸化皮膜元素のＣｒとＡｌ、および保護酸
化皮膜の補強維持機能を果たす添加物質ＸとしてＹ（イ
ットリウム）等を加えたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】減圧溶射による従来の
ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射法では、限られた大きさのチャ
ンバー内での施工作業となることから、施工対象となる
ワーク（母材）の大きさや数量が著しく制限されるほ
か、必然的にバッチ処理による施工となるためにコスト
アップを招く結果となって好ましくない。
ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射法では、限られた大きさのチャ
ンバー内での施工作業となることから、施工対象となる
ワーク（母材）の大きさや数量が著しく制限されるほ
か、必然的にバッチ処理による施工となるためにコスト
アップを招く結果となって好ましくない。
【０００５】また、減圧溶射によるＭＣｒＡｌＸ合金の
溶射法では、その溶射特有の気孔が残留するおそれがあ
り、この気孔消滅の目的や、皮膜の緻密化あるいは母材
との結合力を高めるために後処理として拡散熱処理を施
すことが必要となり、工数増加によって一段とコストア
ップを招く結果となる。
溶射法では、その溶射特有の気孔が残留するおそれがあ
り、この気孔消滅の目的や、皮膜の緻密化あるいは母材
との結合力を高めるために後処理として拡散熱処理を施
すことが必要となり、工数増加によって一段とコストア
ップを招く結果となる。
【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、工数の削減を図りながら大気圧下で施工を
行うことができ、しかも従来のものと同等もしくはそれ
以上の性能を有する機能皮膜を得られるようにしたＭＣ
ｒＡｌＸ合金の溶射方法を提供しようとするものであ
る。
れたもので、工数の削減を図りながら大気圧下で施工を
行うことができ、しかも従来のものと同等もしくはそれ
以上の性能を有する機能皮膜を得られるようにしたＭＣ
ｒＡｌＸ合金の溶射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】請求項１に記載の発明
は、母材の表面を予めブラスト処理した上で、その母材
の表面に超音速フレーム溶射法によりＭＣｒＡｌＸ合金
粉末を溶射して、皮膜厚みが０．１０〜３．０ｍｍで気
孔率が０．１％以下の機能皮膜を形成することを特徴と
している。
は、母材の表面を予めブラスト処理した上で、その母材
の表面に超音速フレーム溶射法によりＭＣｒＡｌＸ合金
粉末を溶射して、皮膜厚みが０．１０〜３．０ｍｍで気
孔率が０．１％以下の機能皮膜を形成することを特徴と
している。
【０００８】上記の母材としては、例えば炭素鋼、ステ
ンレス鋼、アルミニウム等をあげることができ、母材材
質が特に限定されるものではない。
ンレス鋼、アルミニウム等をあげることができ、母材材
質が特に限定されるものではない。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明におけるＭＣｒＡｌＸ合金が、ＣｏＮｉＣｒＡｌ
Ｙ（コニクラリー）、ＮｉＣｏＣｒＡｌＴｉＹ（ニコク
ラリー）およびＮｉＣｒＡｌＹ（ニクラリー）のうちの
いずれかであることを特徴としている。
の発明におけるＭＣｒＡｌＸ合金が、ＣｏＮｉＣｒＡｌ
Ｙ（コニクラリー）、ＮｉＣｏＣｒＡｌＴｉＹ（ニコク
ラリー）およびＮｉＣｒＡｌＹ（ニクラリー）のうちの
いずれかであることを特徴としている。
【００１０】ここで、上記の超高速フレーム溶射法はＨ
Ｐ／ＨＶＯＦ法（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ／Ｈｉｇ
ｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｙ−Ｆｕｅｌ）と呼ばれる
もので、高燃焼圧力、高ガス流速、高速粒子の溶射法で
あるところに特徴がある。すなわち、ＨＰ／ＨＶＯＦ法
は、基本的には既存のＨＶＯＦ法の改良型ではあるが、
ＨＶＯＦ法と異なる点は、ＨＶＯＦ法では気体燃料（プ
ロパン、プロピレンあるいは水素）を使用しているのに
対して、ＨＰ／ＨＶＯＦ法では液体燃料である灯油（も
しくはケロシン）を使用することで、連続高燃焼圧（１
２０〜１３０ｐｓｉ程度でＨＶＯＦ法の約１．５倍）を
可能とし、その圧力で２，１００ｍ／ｓｅｃ程度という
フレーム速度を達成して、高粒子速度で溶射材料を溶射
するものである。
Ｐ／ＨＶＯＦ法（Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ／Ｈｉｇ
ｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｙ−Ｆｕｅｌ）と呼ばれる
もので、高燃焼圧力、高ガス流速、高速粒子の溶射法で
あるところに特徴がある。すなわち、ＨＰ／ＨＶＯＦ法
は、基本的には既存のＨＶＯＦ法の改良型ではあるが、
ＨＶＯＦ法と異なる点は、ＨＶＯＦ法では気体燃料（プ
ロパン、プロピレンあるいは水素）を使用しているのに
対して、ＨＰ／ＨＶＯＦ法では液体燃料である灯油（も
しくはケロシン）を使用することで、連続高燃焼圧（１
２０〜１３０ｐｓｉ程度でＨＶＯＦ法の約１．５倍）を
可能とし、その圧力で２，１００ｍ／ｓｅｃ程度という
フレーム速度を達成して、高粒子速度で溶射材料を溶射
するものである。
【００１１】したがって、請求項１に記載の溶射方法に
よって形成された耐熱性および断熱性皮膜であるところ
の機能皮膜は、ビッカース硬さで７００〜７８０という
硬度もさることながら、気孔率が０．１％以下であっ
て、空孔のほとんどない緻密な組織であることから、溶
射したままでもその皮膜表面は優れた平滑性を有してお
り、拡散熱処理等に多いに有効である。また、ＭＣｒＡ
ｌＸ合金の成分であるＹ（イットリウム）は大気中で酸
化されやすいとされているものであるが、請求項１に記
載の溶射方法によって得られた皮膜はほとんど酸化され
ない。
よって形成された耐熱性および断熱性皮膜であるところ
の機能皮膜は、ビッカース硬さで７００〜７８０という
硬度もさることながら、気孔率が０．１％以下であっ
て、空孔のほとんどない緻密な組織であることから、溶
射したままでもその皮膜表面は優れた平滑性を有してお
り、拡散熱処理等に多いに有効である。また、ＭＣｒＡ
ｌＸ合金の成分であるＹ（イットリウム）は大気中で酸
化されやすいとされているものであるが、請求項１に記
載の溶射方法によって得られた皮膜はほとんど酸化され
ない。
【００１２】その上、ＨＰ／ＨＶＯＦ法で溶射された機
能皮膜の母材に対する密着強度は９，５００ｐｓｉ（６
５０ｋｇｆ／ｃｍ2）以上ときわめて優れており、皮膜
厚みが０．１０〜３．０ｍｍ程度であればその剥離や割
れの発生は全くない。これは、従来周知のＨＶＯＦ法等
の溶射皮膜が一般的に引張応力で形成されるいわゆる引
張皮膜であるのに対して、本発明のＨＰ／ＨＶＯＦ法の
溶射皮膜は圧縮応力で形成されるいわゆる圧縮皮膜であ
るためで、その皮膜自体の残留応力もまた圧縮応力であ
るが故に、母材金属に対して皮膜が高張力と高密着性と
を有していて、耐応力腐食性が改善されて、機械的特性
と耐熱的疲労特性が高められる。
能皮膜の母材に対する密着強度は９，５００ｐｓｉ（６
５０ｋｇｆ／ｃｍ2）以上ときわめて優れており、皮膜
厚みが０．１０〜３．０ｍｍ程度であればその剥離や割
れの発生は全くない。これは、従来周知のＨＶＯＦ法等
の溶射皮膜が一般的に引張応力で形成されるいわゆる引
張皮膜であるのに対して、本発明のＨＰ／ＨＶＯＦ法の
溶射皮膜は圧縮応力で形成されるいわゆる圧縮皮膜であ
るためで、その皮膜自体の残留応力もまた圧縮応力であ
るが故に、母材金属に対して皮膜が高張力と高密着性と
を有していて、耐応力腐食性が改善されて、機械的特性
と耐熱的疲労特性が高められる。
【００１３】
【発明の効果】請求項１，２に記載の発明によれば、Ｍ
ＣｒＡｌＸ合金の粉末をＨＰ／ＨＶＯＦ法によって溶射
して皮膜厚みが０．１０〜３．０ｍｍで気孔率が０．１
％以下の機能皮膜を形成するようにしたことから、従来
の減圧溶射のように限られた大きさのチャンバー内でバ
ッチ処理により施工する必要がなく、施工できるワーク
の大きさや数量が制限されないため、溶射処理のコスト
を大幅に低減できる。
ＣｒＡｌＸ合金の粉末をＨＰ／ＨＶＯＦ法によって溶射
して皮膜厚みが０．１０〜３．０ｍｍで気孔率が０．１
％以下の機能皮膜を形成するようにしたことから、従来
の減圧溶射のように限られた大きさのチャンバー内でバ
ッチ処理により施工する必要がなく、施工できるワーク
の大きさや数量が制限されないため、溶射処理のコスト
を大幅に低減できる。
【００１４】しかも、大気圧下の施工であっても気孔の
ほとんどない緻密な組織が得られるとともに皮膜の密着
力もすぐれたものとなる。さらに、溶射した粉末は軟ら
かい状態で皮膜を形成し、溶射中に成分が蒸発すること
がない。特に、Ｙ（イットリウム）は酸化されやすく、
後の拡散熱処理時に重要な要素となるので、この拡散熱
処理の効果に有効となる。
ほとんどない緻密な組織が得られるとともに皮膜の密着
力もすぐれたものとなる。さらに、溶射した粉末は軟ら
かい状態で皮膜を形成し、溶射中に成分が蒸発すること
がない。特に、Ｙ（イットリウム）は酸化されやすく、
後の拡散熱処理時に重要な要素となるので、この拡散熱
処理の効果に有効となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】炭素鋼、ステンレス鋼あるいはア
ルミニウム等からなる母材の表面の錆、油脂あるいは黒
皮等の除去を目的として、前処理である洗浄処理を施す
とともに、ブラスト処理を施し、そのブラスト処理後の
母材表面に、大気圧下でＨＰ／ＨＶＯＦ法により溶射を
施して耐摩耗性溶射皮膜であるところの機能皮膜を形成
する。この場合、溶射に先立つ母材の予熱は必ずしも必
要ではなく、予熱する場合には９０℃前後で行う。
ルミニウム等からなる母材の表面の錆、油脂あるいは黒
皮等の除去を目的として、前処理である洗浄処理を施す
とともに、ブラスト処理を施し、そのブラスト処理後の
母材表面に、大気圧下でＨＰ／ＨＶＯＦ法により溶射を
施して耐摩耗性溶射皮膜であるところの機能皮膜を形成
する。この場合、溶射に先立つ母材の予熱は必ずしも必
要ではなく、予熱する場合には９０℃前後で行う。
【００１６】上記の機能皮膜となるＭＣｒＡｌＸ合金
（Ｍクラリー）の粉末材料としては、Ｃｏ（主成分）−
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ（コニクラリー）、Ｎｉ（主成
分）−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ（ニコクラリー）、
Ｎｉ（主成分）−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ（ニクラリー）のいず
れかを用い、この粉末材料を溶射ガンのチャンバー内に
おける酸素と灯油との燃焼炎中に搬送ガスとともに送り
込むとともに、その粉末粒子を軟化させながら飛行さ
せ、高衝突エネルギーにより母材の表面に積層して機能
皮膜を形成する。
（Ｍクラリー）の粉末材料としては、Ｃｏ（主成分）−
Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ（コニクラリー）、Ｎｉ（主成
分）−Ｃｏ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ（ニコクラリー）、
Ｎｉ（主成分）−Ｃｒ−Ａｌ−Ｙ（ニクラリー）のいず
れかを用い、この粉末材料を溶射ガンのチャンバー内に
おける酸素と灯油との燃焼炎中に搬送ガスとともに送り
込むとともに、その粉末粒子を軟化させながら飛行さ
せ、高衝突エネルギーにより母材の表面に積層して機能
皮膜を形成する。
【００１７】ＨＰ／ＨＶＯＦ法の溶射皮膜（機能皮膜）
は、前述したようにＨＶＯＦ法等のものと異なり圧縮皮
膜として形成されるために、その厚膜化は１０ｍｍ以上
まで可能であるが、皮膜の割れ等を考慮すると０．１０
〜３．０ｍｍ程度が望ましい。そして、このＨＰ／ＨＶ
ＯＦ法による溶射皮膜の特殊性として、気孔率が０．１
％以下のきわめて緻密な組織が形成され、同時にその皮
膜硬度もビッカース硬さでおよそ７００〜７８０にな
り、同時に、上記粉末材料に大気中で酸化されやすいイ
ットリウム（Ｙ）を含んでいても、溶射後の皮膜はほと
んど酸化されず、したがって、本発明方法によって形成
される断熱皮膜は、例えば蒸気タービンの翼の断熱皮膜
あるいはその下地層、さらには高温化で使用されるロー
ルの表面保護層、バーナーノズルのセラミック溶射の下
地層としてきわめて有効性が高い。
は、前述したようにＨＶＯＦ法等のものと異なり圧縮皮
膜として形成されるために、その厚膜化は１０ｍｍ以上
まで可能であるが、皮膜の割れ等を考慮すると０．１０
〜３．０ｍｍ程度が望ましい。そして、このＨＰ／ＨＶ
ＯＦ法による溶射皮膜の特殊性として、気孔率が０．１
％以下のきわめて緻密な組織が形成され、同時にその皮
膜硬度もビッカース硬さでおよそ７００〜７８０にな
り、同時に、上記粉末材料に大気中で酸化されやすいイ
ットリウム（Ｙ）を含んでいても、溶射後の皮膜はほと
んど酸化されず、したがって、本発明方法によって形成
される断熱皮膜は、例えば蒸気タービンの翼の断熱皮膜
あるいはその下地層、さらには高温化で使用されるロー
ルの表面保護層、バーナーノズルのセラミック溶射の下
地層としてきわめて有効性が高い。
Claims (2)
- 【請求項１】 母材の表面を予めブラスト処理した上
で、その母材の表面に超音速フレーム溶射法によりＭＣ
ｒＡｌＸ合金粉末を溶射して、皮膜厚みが０．１０〜
３．０ｍｍで気孔率が０．１％以下の機能皮膜を形成す
ることを特徴とするＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法。 - 【請求項２】 ＭＣｒＡｌＸ合金が、ＣｏＮｉＣｒＡｌ
Ｙ、ＮｉＣｏＣｒＡｌＴｉＹおよびＮｉＣｒＡｌＹのう
ちのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の
ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10008157A JPH11200006A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10008157A JPH11200006A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11200006A true JPH11200006A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11685505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10008157A Pending JPH11200006A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | ＭＣｒＡｌＸ合金の溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11200006A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007229446A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-09-13 | Howmedica Osteonics Corp | 医療用インプラント部品を製造するための方法及びそのような部品 |
| CN110331358A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-15 | 山东能源重装集团恒图科技有限公司 | 一种液压支架油缸伸缩杆的热喷涂制造和再制造方法 |
| CN113088863A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-07-09 | 济南鼎华耐磨材料技术有限公司 | 一种应用于垃圾炉的超音速电弧非晶合金喷涂工艺 |
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1998
- 1998-01-20 JP JP10008157A patent/JPH11200006A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007229446A (ja) * | 2006-01-05 | 2007-09-13 | Howmedica Osteonics Corp | 医療用インプラント部品を製造するための方法及びそのような部品 |
| CN110331358A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-10-15 | 山东能源重装集团恒图科技有限公司 | 一种液压支架油缸伸缩杆的热喷涂制造和再制造方法 |
| CN113088863A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-07-09 | 济南鼎华耐磨材料技术有限公司 | 一种应用于垃圾炉的超音速电弧非晶合金喷涂工艺 |
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