JPH03180457A

JPH03180457A - ガラス被膜形成方法

Info

Publication number: JPH03180457A
Application number: JP1319366A
Authority: JP
Inventors: Mikio Nakajima; 幹夫中島
Original assignee: Nakashima KK
Current assignee: Nakashima KK
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-08-06
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JP2937369B2; DE4038254A1

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】（技術の分野）この発明はガラス被膜形成方法に関し、特には主として
鉄、ステンレス、アルミニウムまたは鋳物等の金属等か
らなる被塗物の表面にガラス状被膜を有効に形成する方
法に関する。

（従来の技術）近年鉄、ステンレスの金属等の被塗物表面にガラス材料
を溶射してガラス被膜を形成することが提案されている
０本発明者もこの種のガラス溶射の方法あるいは材料等
について種々の開発を行なっているが、問題はいかに効
率良くしかも確実にガラス溶射被膜を形成するかという
ことである。

なかでもこの種技術においては、ガラス溶射被膜の基材
からの剥離またはクラックをいかにして解消するかはこ
のガラス溶射技術の実現にあたって解決されなれけばな
らない極めて重要な問題である。

（９，明が解決しようとする課題）この発明はこのような状況にあって、被塗物の表面から
ガラス溶射被膜が剥離するがことなく。

また該被膜にクラックを生ずることのないガラス状被膜
を形成する方法を提案することを目的とするものである
。この発明はまた。効率良くかつ確実にガラス状被膜を
形成する方法を提案するものである。

（課題を解決するための手段）すなわち、この発明は、１００℃以上に加熱された被塗
物表面に下記のガラス溶射材料を溶射してガラス状物質
の被膜を形成することを特徴とするガラス被膜形成方法
：少なくとも重量％でＳ　ｒ　０２　　　　　３０〜７０　％Ｂ２Ｏ３５〜３
０　％Ｌ　１２０　　　　　５〜２０　％Ａ見、、０３　　　　１−１０　　％を主成分として含むとともに、添加物として、ＣａＯ，
ＳｒＯ，ＭＨＯ，Ｎａ　　Ｏ，Ｋ　２０．Ｔｉ０　　、
　Ｚ　ｎ　Ｏ、Ｚ　ｒ　０２　、　Ｓ　ｎ　０２　　、
　Ｂ　ａ　Ｏ、Ｆ　２（置換量）、の一種または二種以
上のものを０〜２０％含むガラス溶射用材料を特徴とす
るガラス被膜形成方法に係る。

（実施例）次に、この発明の実施例を、被塗物として鋼板を用いて
ガラス状被膜を形成する場合について述べる。なお、こ
の例は他の金属被塗物についても応用できるものである
ことはいうまでもない。

まず、前処理として通常なされるプラスト処理工程につ
いて説明すると、金属よりなる被塗物表面に公知の硬質
微粒子によるブラスト処理が通常なされる。このブラス
ト処理は被塗物表面に微細な凹凸を付与して結合面積を
増大しもって被膜の接合強度を向上させる目的でなされ
る。また、被塗物表面の汚れや錆等を除去するクリーニ
ング作用もある。

下地材の溶射工程は必要に応じ付加される。

すなわち、金属特に鉄金属が高温で加熱されると該金属
表面には酸化鉄が形成され、この酸化鉄は適度に形成さ
れるときにはその後形成されるガラス被膜との結合強度
を増すので好ましいが、しかしながら、例えば４００℃
以上の高温で予熱される場合には該金属表面に酸化第一
鉄さらには酸化第二鉄が過刺に形成され、これが後に形
成されるガラス被膜を剥離させる大きな原因となる。

そこで、次工程で、予熱温度が高温１例えば４ＯＯ℃以
上となるような場合には、あらかじめステンレス、ニッ
ケル合金等の下地材を溶射して５０〜３００ル程度の酸
化防１ｈ膜を形成しておくことが好ましい、下地材とし
ては酸化しにくいもので、上のステンレス、ニッケル合
金、クロム合金のほか１ｍ化ニッケル、酸化コバルト、
酸化アルミニウム、酸化ジリコニウム等を使用すること
ができる。

なお、下地材に関連して、被塗物がアルミニウムの場合
、アルミニウムは融点が低く高熱で溶融しや、すいので
、酸化アルミニウムを溶射して下地材として耐熱被膜を
形成しておくことは好ましくすすめられる。

次に、予熱工程について説明すると、被塗物となる鋼板
を１００１以上に予熱する。この予熱はバーナーによる
加熱でもよいが、加熱炉に入れて行なってもよい、予熱
温度はすくなくとも１００１以上、溶射材料あるいは他
の条件により溶射温度まで加熱することができる。

予熱温度を１００℃以上としたのは、被塗物表面に水分
が残留すると形成されるガラス状被膜に悪影響を与える
ということと、実験の結果、溶射材料あるいは他の条件
にもよるが慨ね１００℃程度から良好な溶融状態が得ら
れることによる。

前記予熱工程後、前記予熱処理された被塗物表面にガラ
ス溶射材料が溶射される。この溶射は実施例ではプラズ
マ溶射によって実施したが、ガス溶射等によっても可能
である０次に溶射条件の一例を示す。

プラズマ溶射機：“ＰＬＡＺＪＥＴ（ＴＭ）−［２００
”（ＰＬＡＺＪＥＴ　ＬＴＤ、Ｆｕｋｕｏｋａ、Ｊａｐ
ａｎ　）プラズマガス　窒素：３００交／厘ｉｎ。

水素：１２０ｊｌ／ｓｉｎ。

プラズマ電流：４５０Ａ、電圧：３９２Ｖ溶射距離　２
００　ａｓ溶射材料の配合例を、次表に示す。

Ｅｘａｍｐ　ｌ　ｅ（Ｗｅｉｇｈｔ％）次に上のガラス溶射材料各組成物の作用について簡単に
説明する。ＳｉＯ２は主要なガラス形成酸化物であり、
熱膨張係数、軟化点および耐摩耗性に大きな影響を与え
る。なお、　Ｓ　ｉ　０２　ｉｋが多くなればなるほど
耐摩耗性、耐候性、耐酸性が増大しガラス皮膜の性能が
向上するが、あまり多いとガラス材料の耐火度が高くな
り溶射温度を高くしなければならなくなる。従って被塗
物の予熱温度を低くするためにＳ　ｉＯ２は３０〜７０
％とする。Ｂ２Ｏ３は、これが多い方が耐摩耗性、耐候
性、耐酸性が悪くなるが、一方でガラス耐火度が下がる
０本発明におけるその他の成分との関係上５〜３０％程
度がこの関係で好ましい、Ｂ２Ｏ３を多くすると溶射装
置の火炎中における溶融がすぼやく行なわれるようにな
る。

Ｌ　Ｉ　２０を５〜２０％加えるのは製品の電気抵抗を
高くし、また硬度を高く、化学耐久性、特に耐酸性も向
上させるためである。また、膨張係数が大きいので少量
の調整によって母材の膨張係数にあわせることができる
。ンーダをＬ　１２０で置換すると比重が低下し、熱膨
張率が増加し、流動性が増大するとともに、熔融温度が
低下し、軟化温度および固化温度が低下する。従って膨
張係数のゆるす限り入れることがのぞましく、多くなれ
ばなるほどフレームの中ですばやく溶け、光沢が増加す
る。

Ａ９．２０３はガラスの皮膜の粘度を高め分相を防ぐの
に有効である０分相とは熱を加えたときにある成分の範
囲に生ずる分離現象で、ガラス皮膜ではＳｉＯの多いと
ころがＳ　ｉＯ２の少ないところから分離することをい
う、またＡ９．２０３はガラス形成補助成分で、ガラス
皮膜の性能を向上させることができる。ＡｆＬ２０３は
１〜ｌＯ％の範囲内で加えられる。

添加物として、Ｃａｂ、Ｓ　ｒｏ、ＭｇＯ１Ｎａ２０、
に２０．Ｔｉｅ、、、ＺｎＯ，ＺｒＯ，、、Ｓｎｏ、Ｂ
ａｏ、Ｆ２　（１重量）の１種または２種以上のものを
０〜２０％添加するのは、＃記主成分ならびに添加物ど
うしの相乗作用によってガラス材料の耐火度を下げるこ
とができるからである、また、これらの添加物により溶
射時におけるガラス材料の溶融がすばやく行なわれる。

さらに、これらの添加物は添加量によっては、耐候性。

耐酸性等の皮膜性能を向上させることができる。

添加物成分は概ね全体の１割以下の範囲内で添加される
。

ＣａＯは融剤として作用するが、化学耐久性を向上させ
る。すなわち、水の溶解作用に対する抵抗性を増す、ま
た、硬度も増加するので、摩耗や風化作用に対する抵抗
性も増す、さらにアルカリ作用と比較すると、引っ張り
強度を増加させ、膨張係数を著しく低下させるのでクラ
ックを防止することができる。また、溶けた時の粘性も
下がるＳｒＯも融剤として作用し、流動性を増し、軟化
温度を下げ、溶融度を増す、なお、ＣａＯやＢａＯをＳ
ｒＯで置換すると、母材との反応が促進され、ガラス材
料の付着が一層良くなり、剥離強度も大きくなる。　Ｎ
　ａ２０、Ｋ２Ｏは他の成分を必要とした時に不純物と
して０．０１〜０．１％はど人ってくることがある。ま
た任意にいれることもある。

Ｓ　ｎ　Ｏ２は耐火度を下げる。

ＺｎＯは媒溶材としてｆｊＩＪき、ガラス材料に光沢を
与え１発色団の作用を限定し、ときには乳濁性を与える
。しかし粘度が非常に増加するので多くは添加できない
、また、ＺｎＯとＳｒＯを両方用いると、ガラスの流動
性が大きくなるために、平滑なガラス面の生成が容易に
なり、ピンホールも減少する。さらに、ＺｎＯはガラス
材料の収縮を防止するので、収縮の結果としておこるガ
ラス材料の剥離を防止するとともに、溶射時にガラス被
膜中にカーボンが付着することを防止する。

Ｆ２は融剤として作用し、ガラス材料の耐火度を下げ、
火炎中におけるガラス材料の溶融を助ける。また、Ｐｂ
Ｏは、上記のＦ２とほぼ同様の作用を有する。

ＭｇＯ，ＺｎＯなどの粘度を大きくする成分は。

先に述べた主成分のＡｎ、０３と同様　分相防止に役立
つ。

ＴｉＯ、’ＺｒＯ２，Ｂａｄ、は少量添加されることに
よってガラスの耐火度を下げ、耐酸性を増大させる。

マタ、さらにＢ１２０Ｂ１２０３Ｉｖ２０５０、Ｐ２Ｏ
５，ＴＪＩ２０．Ｙ２Ｏ３，ＣｄＯ，Ｃｅｏ２．ＰｂＯ
などは少量添加されることによって、ガラスの耐化度を
下げるとともに、溶射温度を下げることができる。

上の配合よりなるガラス材料を前記のプラズマ溶射装置
に装填し、１００〜７００℃に予熱した鋼板表面に溶射
して、０．０５〜５■厚のガラス被膜を得た。なお、粉
末状の材料を使用した場合の粒度としては概ね５〜７５
ミクロンの範囲のものが好ましい、また、棒状に成形し
た材料を溶練法によって用いることもできる。上の実施
例のガラス材料によれば、１００〜７００℃に加熱した
被塗物表面に極めて良好なガラス被膜を形成することが
できた。ガラス材料の流動性は良好で溶射後のクラック
もほとんどなかった。

なお、ガラスに適宜の色彩を施すときには公知の顔料が
所望量混入される。顔料としては、Ｃｏ　Ｏ、Ｎ　ｉ　
Ｏ、Ｍ　ｎ　Ｏ２、Ｃｕ　Ｏ、Ｆ　ｅ　２０３　。

Ｃｒ２Ｏ３，５ｎ０２　、ＴｉＯ２，Ｖ２Ｏ５，Ｎｂｏ
、Ｚｒ５ｉｏ４．ＭｏＯ，ＷＯ３、Ｐｒ２Ｏ３、Ｎｄ２
Ｏ３等の一種または複数種あるいは化合物の形で適宜（
例えば５％程度）配合することができる。

（効果）以上説明したように、この発明によれば、従来困難であ
ると考えられていたガラス溶射を極めて容易に行なうこ
とができ、この種技術分野に大きな利益をもたらすこと
ができた。特にこの発明によればガラス溶射材料か溶射
装置の炎（フレーム）の中ですばやく溶融することがで
き、同時に被塗物に対する予熱も比較的低い温度とする
ことができるので、極めて実際的で実用性の高いガラス
溶射方法を提供することができた。

Claims

【特許請求の範囲】

１．１００℃以上に加熱された被塗物表面に下記のガラ
ス溶射材料を溶射してガラス状物質の被膜を形成するこ
とを特徴とするガラス被膜形成方法；少なくとも重量％でＳｉＯ＿２　３０〜７０％Ｂ＿２Ｏ＿３　５〜３０％Ｌｉ＿２Ｏ　５〜２０％Ａｌ＿２Ｏ＿３　１〜１０％を主成分として含むとともに、添加物として、ＣａＯ，
ＳｒＯ，ＭｇＯ，Ｎａ＿２Ｏ，Ｋ＿２Ｏ，ＴｉＯ＿２，
ＺｎＯ，ＺｒＯ＿２，ＳｎＯ＿２，ＢａＯ，Ｆ＿２（置
換量），の一種または二種以上のものを０〜２０％含む
ガラス溶射用材料。
２．特許請求の範囲第１項において、前工程として、被
塗物表面をブラスト処理する工程を含むことを特徴とす
るガラス被膜形成方法。
３．特許請求の範囲第１項において、前工程として、被
塗物表面に下地材を溶射する工程を含むことを特徴とす
るガラス被膜形成方法。
４．特許請求の範囲第１項において、前工程として、被
塗物表面をブラスト処理し、その後に下地材を溶射する
工程を含むことを特徴とするガラス被膜形成方法。
５．特許請求の範囲の範囲第３項または第４項において
、下地材が、ステンレス、またはニッケル合金、または
クロム合金、または酸化ニッケルまたは酸化コバルトま
たは酸化アルミニウムまたは酸化ジリコニウムからなる
ことを特徴とするガラス被膜形成方法