JPS63262453A - 噴出溶射用のセラミツク−ガラス粒子およびその製法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は噴出溶射用のセラミック−ガラス粒子およびそ
の製法に関する。更に詳しくは、プラズマ又は火炎噴出
溶射による溶射膜の形成に使用する、実質的に球状の流
動性に優れたセラミック−ガラス粒子およびその製法に
関する。

［従来の技術およびその問題点］ 従来、噴出溶射用セラミック粉は、塊状物を粉砕し、特
定粒度範囲の粉末を分級したものが用いられている。従
って該セラミック粉を調整する場合には、利用できない
粉末が副次的に相当量生成する。大き過ぎる粉末は再粉
砕によって利用すれば良いが、微粉末は利用できないば
かりか、利用可能な粒子に付随して、溶射ガン中に導か
れてしまう場合が多い。更にフレーム（火炎）中への導
入部分で、微粉末はフレーム中に入らずそしてフレーム
周辺をとり巻く様に飛んでしまい、充分に熔融せずに溶
射皮膜表面に付着するため、得られる溶射皮膜自体にも
悪影響を及ぼす結果となる。

更に該粉末は粉砕によって作成されるので、立方体形状
に近いものからかなり細長いものまで幅広く分布してお
り、分級しても流動性が非常に悪い（第２図参照）。従
って溶射フレーム中への定速、定量搬送が不可能となる
。また溶射フレーム中におけるセラミック粒子の滞留時
間は非常に短時間である為に、フレーム中に導入される
粒子は小さい方が溶は易く望ましい。しかし、微粉状の
セラミック粉は、溶射用粉末供給装置内で詰まりが生じ
た″す、粉末の粒子重量が軽いのでフレーム中に確実に
送り込めなかったりするため、実用性がない。更に、セ
ラミック粉を溶射する場合、現行技術では溶射膜中に数
％の気孔が形成されてしまい、得られた製品の耐久性を
低下させている。例えば金属に溶射したものは、溶射皮
膜中の開気孔により下地金属の腐食が進行する。また、
薬品等に侵食されるので、化学プラントなどでの利用に
は制限がある。セメント質基材に溶射してセラミックコ
ーティング膜として利用する場゛合には、セメント分の
溶出により白華の原因となる。更に、セラミックのみか
らなる皮膜は光沢がなく、外装用建材として使用する場
合には美観に欠ける。

上記の諸問題に関連して、耐火材料粒子を造粒して平均
径３０〜５００ミクロンの二次粒子とした窯炉壁用の溶
射材料が提案されている（特開昭５６−１０８８７１号
）。しかし、このような高熔融温度のセラミック粒子の
みからなる造粒材料は、滞留時間の極めて短いプラズマ
溶射炎中にて、完全に熔融することが難しくそして半熔
融状で分散する虞もある。従って、溶射による噴出粒の
大きさが不均一となりそして熔融が不十分であるために
、溶射形成膜が融着不十分となり、多孔性となる傾向が
ある。窯炉の炉壁用としては、使用時の窯炉内の加熱に
よってこのような多孔性の欠陥は自然に補修されるので
、その効果は十分に達成されるものと思考される。しか
し、建材等の、使用時に加熱されない材料では、多孔性
の溶射膜では実用性に乏しい。

従って、本発明の目的は、噴出溶射用粉末の上記の問題
点を解消し、実質的に無孔性のセラミック系溶射皮膜を
形成しうる噴出溶射用セラミック系粉末を提供すること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によって、溶射用セラミック粉約５〜約８０重量
゛％およびガラス粉約２０〜約９５重量％が実質的に均
一に混合分散して乾燥付着している状部の、粒径約３５
０ミクロン以下の実質的に球状の顆粒であることを特徴
とする、噴出溶射用のセラミック−ガラス粒子ｌが提供
される（第１図参照）。

上記の溶射用粒子は、溶射用のセラミック粉約５〜約８
０重量％およびガラス粉約２０〜約９５重量％を混合し
、該混合物に必要に応じてバインダーを加えて湿式化し
、得られた材料を噴霧乾燥等によって顆粒状の粒子に造
粒し、得られた粒子を必要に応じて篩分けすることを特
徴とする方法によって製造される。

上記のセラミック粉およびガラス粉とは、平均径が通常
約１０ミクロン以下、好ましくは約５ミクロン以下の微
粒子をいう。これらの粉末は、例えばそれぞれセラミッ
ク材料およびガラス材料を網層することにより得ること
ができる。ここで網層とは、例えばボールミル等の摩擦
力を利用して粉゛砕する器具を用いて、窯業用釉薬或い
は素地原料を調合する場合と同様に、充分細かい粒子（
約１０ミクロン以下、好ましくは約５ミクロン以下）に
微粉砕することを意味する。

上記の溶射用セラミック材料は、単一の化合物であって
も或いは２種以上の化合物の混合物であってもよい。該
材料としては、例えばアルミナ、チタニア、長石、石英
、およびこれらの２種以上の混合物が例示される。

上記のガラス粉は、使用したセラミックよりも低い融点
を有するガラス材料からなり、一般には普通ガラスが使
用される。

本発明のセラミック−ガラス粒子において、ガラス粉が
該粒子全体の約５５重量％以上であると、更に緻密な実
質的に無孔性の溶射膜が得られる。

一方、セラミック皮膜の耐久性を保持するためには、セ
ラミック粉は該粒子全体の約ｌＯ〜約４０重量％である
のが好ましい。従って、ガラス粉は好ましくは該粒子全
体の約５５〜約９０重量％、更に好ましくは約６０〜約
９０重量％である。

なお、上記の「実質的に球状」とは、球形、卵形、回転
楕円体形等の曲面からなる表面を有する形状を意味する
。

上記の湿式化した粉末濃度は、造粒が可能な濃度範囲で
あり、噴霧乾燥の場合は例えば約１０〜約８５重信％で
ある。湿式化のための分散剤としては、例えばポリアク
リル酸アンモニウム、リン酸ナトリウム等が用いられる
。必要に応じて添加されるバインダーとしては、メチル
セルロース、ポリビニルアルコール、澱粉等が例示され
る。

代表的に噴霧乾・燥による造粒では、慣用のスプレード
ライヤー（回転円板型、圧力ノズル型、二流体ノズル型
）を用いて行われる。スプレードライヤーにより、粒径
を所望の範囲に容易に制御することができる。粒径の範
囲は、用いたセラミック材料およびガラス材料によって
変わる。例えば、比較的高い融点を有するセラミック（
例えばアルミナ等）を用いる場合は粒径を小さい（例え
ば、約５〜約２００ミクロン）範囲に、そして比較的低
融点の６のは粒径を大きい（例えば約２０〜約３５０ミ
クロン）範囲に調整する。スプレードライヤーから得ら
れるスプレー粉は実質的に変形粒子或いは微粉を独立粒
子として含まず、実質的に球状であり、通常約９０％以
上が利用可能であるが、必要に応じて更に篩分けして特
に大きい粒子を取り除く。

本発明により得られる噴出溶射用粒子は、プラズマ溶射
装置、火炎（アセチレン炎等）溶射装置等の噴出溶射装
置により、金属、陶磁器、セメント質およびその他の耐
熱性基村上へ皮膜を形成するのに用いられる。この際に
セラミック粉成分が部分的に熔融不十分であっても、ガ
ラス粉成分は完全に熔融して実質的に球状の熔融粒を形
成して該基材上に衝突し、無孔性の溶射膜を形成する。

〔実施例］ 以下に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１： ガラス粉成分 ６０〜７５％、八ｌ＊ｏｓ：５〜２０％、ＣａＯ：０〜
５％、ＭｇＯ：０〜５％、ＬｉｔＯ：１０〜１５％、　
　Ｎ　ａ　ｔｏ　：　０〜３％、に、０：０〜３％、Ｂ
、Ｏ，：ｌ−１０％、Ｚｒ０ｔ：０〜５％、合計１００
％］１６００ｇおよび９９．６％Ａｌｔｏａ４００ｇを
、水８００ｇと共に、分散剤としてポリアクリル酸アン
モニウムを用いて、磁器製湿式ボールミルに入れて４昼
夜回転させて充分細磨した。これにバインダーとしてカ
ルボキシメチルセルロース３％溶液を２００ｇ加え、泥
漿化した。

得られた泥漿を噴霧乾燥機（大川原化工機（株）ＦＯＣ
−１６型）を用いて噴霧乾燥して、粒径約１０〜２５０
ミクロンの球状の顆粒を得た。

得られた球状粒子を、第一メテコ社製５Ｐ型サーモスプ
レーガンを用いて、下記の条件にてタイル素焼き素地上
に溶射した。

タイル素地−溶射ガン先端間距＠：４〜１０ｃｍ溶射ガ
ン走査速度＝１０〜３０ｃｍ／秒。

上記の溶射により、光沢のある均質な無孔性セラミック
−ガラス皮膜がタイル素地上に形成された。また、溶射
ガンに目詰まりが生じることなく溶射用粒子がスムーズ
に溶射された。

比較例１： 実施例１に使用した組成のガラス材料およびアルミナ材
料を粉砕し、分級し、そして均一に混合して、粒度範囲
約１０〜２５０ミクロンの粒子を得た。この粒子を実施
例１と同様にしてタイル素焼き素地上に溶射した。

この溶射においては溶射ガンにしばしば目詰まりを生じ
、均質な皮膜を得ることが困難であった。

比較例２： ９９．６％Ａｌｔｏｓをポリアクリル酸アンモニウムを
分散剤として用い、アルミナ製ボールミルを使用して充
分細磨した後、バインダーとしてカルボキシメチルセル
ロース３％溶液を用いて泥漿化した。得られた泥漿を、
噴霧乾燥機（大川原化工機（株）ＦＯＣ−１６型）を用
いて、約１０〜２５０ミクロンの粒径を有する球状の顆
粒とした。得られた顆粒をそのまま、プラズマテクニッ
ク社製、ＰＴＡ−２０００プラズマ溶射装置を利用して
鉄板上にアルミナの溶射条件で溶射した。

得られた溶射膜には、かなりの融着不十分の部分が認め
られた。

実施例２： ９９、−６％　Ａｌｔ０３　７５重量部と下記第１表の
組成のガラス２５重量部とを、ポリアクリル酸アンモニ
ウムを分散剤として用い、磁器製ボールミルを使用して
充分網層した後、カルボキシメヂルセルロースのバイン
ダーを用いて泥漿化した。

得られた。泥漿を噴霧乾燥機を用いて約１０〜２００ミ
クロンの粒度範囲を有する球状の顆粒とした。

得られた顆粒を、プラズマテクニック社製ＰＴＡ−２０
００プラ、ズマ溶射装置を用い、セメント質基板上にア
ルミナの溶射条件で溶射した。このようにして、実質的
に気孔の無いアルミナ−ガラス質溶射膜が得られた。こ
れは、溶射中に完全に熔融したガラス成分がアルミナ粒
子の間に入り込んで、空隙を十分に埋めた結果である。

第１表 Ｓ　ｉ　Ｏｘ　：　６０〜７５％　　Ｎａｎｏ　：　０
〜３％Ａ　Ｉ　！０３：　５〜２０　　　　ＫｔＯ：　
０〜３ＣａＯ：　　０〜５　　　　　　　　　　Ｂ＊Ｏ
＊：　　Ｉ　　〜Ｉ　　ＯＭ　ｇ　Ｏ：　　０〜５　　
　　　　　　　Ｚ　ｒ　Ｏｔ　：　　Ｏ〜５Ｌ＋＊０：
１０〜１５ ［作用および効果］ 本発明による溶射用セラミック−ガラス粒子は、微細粒
子、変形粒子、粗大粒子等を含まない実質的に球状の顆
粒であるため、流動性に富む。更に、微粉末のセラミッ
ク材料およびガラス材料の均一混合物からなる制御され
た粒径範囲の顆粒状の造粒体である。従って、少なくと
もガラス粒子が溶射フレーム中で完全に熔融するのでセ
ラミック粉成分が部分的に融着不十分であっても、溶射
炎中で実質的に球状の熔融粒を形成して溶射用基材に衝
突し、無孔性の均質な溶射膜が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による声射用粉末の拡大模式図であり、
そして第２図は、従来の溶射用粉末の拡大模式図である
。 １・・・・セラミック−ガラス球状粒子、２・・・・粉
砕粒子、 ３・・・・微粉。 特許出願人　株式会社　イナックス トセラミソクーガラス球状粒子 ２：粉砕粒子 ３：微粉

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶射用セラミック粉５〜８０重量％およびガラス
   粉２０〜９５重量％が実質的に均一に混合分散して乾燥
   付着している状態の、粒径３５０ミクロン以下の実質的
   に球状の顆粒であることを特徴とする、噴出溶射用のセ
   ラミック−ガラス粒子。
2. （２）溶射用のセラミック材料の粉末５〜８０重量％お
   よびガラス粉２０〜９５重量％からなる材料を湿式造粒
   して乾燥し、セラミック粉およびガラス粉が実質的に均
   一に混合分散した粒径３５０ミクロン以下の実質的に球
   状の顆粒を得ることを特徴とする、噴出溶射用のセラミ
   ック−ガラス粒子の製法。