JPH0445253A - 溶射被膜およびその形成方法 - 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」 本発明は、耐食性や耐摩耗性が要求される各種の部材や
部品の表面に保護被膜として形成して好適な溶射被膜、
およびその形成方法に関するものである。

「従来の技術」 腐食性の雰囲気下、たとえば水、海水、酸、アルカリと
いった液体中や気体中で使用され、がっ、耐摩耗性も要
求される各種の部材や部品、ｊ：とえば、製紙機械のロ
ールやライナー、屋外に設置されるコンベアーのプーリ
ー、脱水機のロール、撹拌機のインペラーや種類等、あ
るいは、コンクリートタイル、プラスチックタイル、プ
ラスチックシート、波板、コンクリート瓦、壁材等の建
築材料、さらには、自動車や列車等の車両の車体等、に
あっては、母材の表面に耐食性、耐摩耗性を高めるため
の保護被膜を形成することが行なわれている。

そのような保護被膜の代表的なものとしては、耐食性を
有するプラスチックを母材の表面にコーティングするこ
とで形成されたものが挙げられるが、プラスチックの保
護被膜では耐食性は確保できるものの傷が付きやすいの
で十分な耐摩耗性を確保し難い場合がある。

このため、近年、耐摩耗性を有するセラミラスあるいは
サーメット（以下では、これらを総称してセラミックス
等という）の溶射被膜を保護被膜として母材の表面に形
成することも行なわれ−いる。溶射被膜は、セラミック
ス等の粉末を溶ｎまたは半溶融状態の液滴となして母材
に衝突さ１それが冷却凝固されて形成される粒子を母材
表ｔに通常数百ミクロン−数ミリメートル程度の厚；と
なるようＩこ積層することによって形成される嗜のであ
る。

ところで、上記のようにして形成される溶射１膜は、各
粒子間に数ミクロンから十数ミクロンσ大きさの空隙を
多数有しており、それらの空隙を連続して母材表面まで
達するピンホールが形成ばれてしまうことが避けられな
いものである。し六がって、溶射被膜はそれ自体の耐食
性は優れてしるのであるが、上記のピンホールを通って
腐食セのガスまたは液体が母材まで浸透して母材を腐カ
させてしまうことがあり、その結果、二次的に樹膜が剥
離してしまうという問題を生じることがある。

このため、溶射被膜を形成した後にはピンホールを塞ぐ
ための封孔処理を行うことが不可欠であり、従来より、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂等をアル
コール等の溶媒に溶かしてなる封孔処理液をハケあるい
はスプレーによす溶射被膜に塗布したり、あるいは母材
ごと封孔処理液中に浸漬することによって、被膜のピン
ホール内に封孔処理液を含浸させた後、乾燥させてピン
ホールを樹脂で塞ぐという封孔処理が行なわ１１ている
。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、溶射被膜に形成されているピンホールは
その長さに比べて孔径が十分に小さいものであり、かつ
、母材表面で行き止まりとなっているから、上記のよう
な封孔処理を行ったとしても、封孔処理液がピンホール
内の空気を押しのけて母材表面まで到達することはなく
、被膜の表面に近い部分のみに封孔処理液が含浸するに
止どまって残りの部分は空孔のままとなってしまう、と
いう不完全な処理しか行えないものである。

そして、そのような不完全な封孔処理がなされた場合に
は、封孔処理後に被膜表面に対して研摩仕上げを行った
り、被膜表面が摩耗してしまったときには、封孔処理の
なされた部分が除去されてしまうことになり、結局、封
孔処理の効果がほとんど無く、母材の耐食性を十分に向
上させることができないものであった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、封孔処理
を行わずともそれ自体で優れた耐食性を確保し得て、耐
食性、耐摩耗性が要求される各種の部材や部品の表面に
保護被膜として形成して好適な溶射被膜、およびその形
成方法を提供することを目的とする。

「課題を解決するための手段」 請求項１の発明は、母材表面に溶射により形成される被
膜であって、セラミックスもしくはサーメットの粒子間
の空隙が耐食性を有するプラスチックの粒子により塞が
れてなることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の溶射被膜の
形成方法であって、溶射ガンにセラミックスもしくはサ
ーメットの粉末を供給するとともにプラスチックの粉末
を供給し、それら粉末の融滴を混合させて母材表面に吹
き付けることを特徴とするものである。

「作用Ｊ 請求項１に記載の溶射被膜では、セラミックス等の粒子
間の空隙がプラスチックの粒子により塞がれているので
、従来の溶射被膜におけるビンボールが生じることがな
く、したがって、封孔処理をせずともそれ自体で優れた
耐食性が確保される。

また、請求項２の溶射被膜の形成方法では、溶射ガンに
セラミックス等の粉末を供給するとともにプラスチック
の粉末を供給し、それら粉末の融滴を混合させて母材表
面に吹き付けるので、セラミ７クス等とプラスチ／りと
が容易にかつ確実に混合され、また、それら粉末の溶射
ガンへの供給量を調節することで、溶射被膜におけるセ
ラミックス等の粒子とプラスチックの粒子との配合割合
を容易に調節し得る。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は母材であるロール１の表面にプラズマ溶射法に
より溶射被膜２を形成している状態を示す図である。上
記ロールｌは、たとえば製紙機械に用いられる銅製のも
のであって、その表面に溶射被膜２を形成することで耐
食性および耐摩耗性を高めるようにしたものである。こ
のロール１は図示しない支持装置により自身の軸線を中
心として回転自在に支持されるようになっている。

第１図における符号３はプラズマ溶射ガンであり、この
溶射ガン３は図示しない支持装置によって支持されるこ
とによってロールｌの側方にオイてその軸線方向に移動
自在に設けられている。

この溶射ガン３は、水冷陽極４、水冷陰極５、ガス（た
とえばＡｒとＨｔの混合ガス）を供給するためのガス供
給孔６、セラミックス等（たとえばグレイアルミナ）の
粉末を供給するための粉末供給孔７、プラスチック（た
とえばエポキシ樹脂）の粉末を供給するためのノズル８
から構成されている。

この溶射ガン３によりロール１表面に溶射被膜２を形成
するには、ガス供給孔６よりガスを供給し、そのガスを
陽極４と陰極５との間に発生しているアークにより電離
させて、超高温（平均温度１５、ｏｏｏ’に程度）のプ
ラズマジェット１０となして溶射ガン３の前面より高速
で噴出させる。

そして、粉末供給孔７およびノズル８からセラミックス
等の粉末（粒度１０〜５０μ閣程度）およびプラスチッ
クの粉末（粒径数百μｍ程度）をそれぞれプラズマジェ
ット１０中に吹き込むと、それら粉末は高温のプラズマ
ジェットＩＯによって瞬時に溶融されて高温の液滴とな
り、それら液滴の混合流１１がロール１の表面に高速で
衝突し、ロール１表面で冷却凝固されて溶射被膜２が形
成される。

上記のような処理を、ロールｌを所定速度で回転させつ
つ、かつ、溶射ガン３をその軸線方向に所定速度で移動
させつつ行うことにより、ロール１の表面全体に所望の
厚みの溶射被膜２を効率的に形成することができる。な
お、溶射被膜２の厚みは適宜設定すれば良いが、通常、
３００μ■程度とすることが良い。また、ロールｌと溶
射ガン３との距離は１５０〜２００膳１程度とすること
が良い。さらに、ロールｌの表面に対する溶射被膜２の
密着強度を高めるために、ロール１表面ヲ予め１５０〜
２００℃程度に予熱しておくことが好ましい。

上記のようにして形成される溶射被膜２は、その構造を
第２図に模式的に示すように、凝固したセラミックス等
の粒子１２・・・の間の空隙が、凝固したプラスチック
の粒子１３・・・により塞がれたものとなる。このため
、この溶射被膜２では、硬度の高いセラミックス等の粒
子１２・・・により優れた耐摩耗性を確保できるのみな
らず、それら粒子１２・・・間の空隙が連続することで
従来の溶射被膜では生じてしまうピンホールがこの溶射
被膜２では生じることがなく、それゆえ、封孔処理を必
要とすることなく、この溶射被膜２自体でロール１の耐
食性を十分に確保することができるものである。

また、上記のようにして形成される溶射被膜２にあって
は、セラミックス等の粒子１２・・・とプラスチックの
粒子１３・・・の配合割合を変えることによって溶射被
膜２自体の引っ張り強度が変化するものであって、第３
図に示すように、プラスチックであるエポキシ樹脂の含
有率を数％程度に設定することによって、セラミックス
等のみにより形成される従来の溶射被膜（その場合の引
っ張り強度は第３因中のＡ点で示される）に比して引っ
張り強度を高めることができるものである。これは、溶
射被膜２中におけるプラスチックの粒子１３・・・が、
セラミックス等の粒子１２・・・どうしを強固に接着す
る接着材として作用するためである。なお、プラスチッ
クの含有率が過大であると、第３図から明らかなように
溶射被膜２の強度が低下してしまうので好ましくない（
第３図中のＢ点は溶射被膜をプラスチックのみにより形
成した場合の引っ張り強度である）。

なお、上記の溶射被膜２を形成するだめのセラミックス
としては、ＡｌｌＯｓ等の酸化物に限らず、ＷＣ等の炭
化物、ＴｉＮ等の窒化物、ＴｉＢ５等の硼化物が使用で
き、また、ｗＣ−（：、等のサーメットも使用できる。

また、プラスチックとしてはエポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂に限らず、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、あ
るいは、ポリアミノビス°マレイミドやポリエーテルイ
ミドといつｔ；スーパーエンジニアリングプラスチック
も使用可能である。

また、上記実施例ではプラズマ溶射ガン３によるプラズ
マ溶射法によって溶射被膜２を形成するようにしたが、
プラズマ溶射法に限らず、ガス溶射法や爆発溶射法など
の溶射法も採用できる。

まｔ：、溶射時に溶射ガン３に供給するセラミックス等
の粉末とプラスチックの粉末の供給量を調節して、混合
流１１におけるそれらの混合割合を調節することにより
、溶射被膜２におけるセラミックス等の粒子１２・・・
とプラスチックの粒子１３・・・の配合割合を溶射被膜
２の厚み方向に変化させることができる。そして、ロー
ル１の表面側から溶射被膜２の表層部にかけてセラミッ
クス等の粒子１２・・・の配合割合が大きくなるように
すれば、耐摩耗性や耐食性が特に重要である溶射被膜２
の表層部における強度を特に高めることができる。

さらに、必要であれば、プラスチックのキユアリングの
ために、溶射被膜２を形成した後に加熱処理を行うよう
にしても良い。

「発明の効果」 以上で詳細に説明したように、請求項１の発明の溶射被
膜は、セラミックスもしくはサーメットの粒子間の空隙
が耐食性を有するグラスチックの粒子により塞がれてな
るものであるから、硬度の高いセラミックスもしくはサ
ーメットにより優れた耐摩耗性を確保できるのみならず
、従来の溶射被膜においては生じることが避けられない
ピンホールが生じることがなく、シたがって、封孔処理
を必要とすることなくこの溶射被膜自体で母材の耐食性
を十分に確保することができ、しかも、プラスチックの
粒子がセラミックスもしくはサーメットの粒子どうしの
接着剤として作用するので、溶射被膜自体の引っ張り強
度を高めることも可能である、という効果を有する。

また、請求項２に記載の溶射被膜の形成方法によれば、
溶射ガンにセラミックスもしくはサーメットの粉末を供
給するとともにグラスチックの粉末を供給し、それら粉
末の融滴を混合させて母材表面に吹き付けるものである
から、上記の溶射被膜を効率的に形成でき、かつ、セラ
ミックスもしくはサーメットの粉末とグラスチックの粉
末の溶射ガンへの供給量を調節することで、形成される
溶射被膜における各粒子の配合割合を容易Ｉこかつ最適
に設定することが可能である、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は溶射ガンによりロール表面に溶射被膜を形成して
いる状態を示す側断面図、第２図は上記ｔコより形成さ
れた溶射被膜の構造を模式的に示す図、第３図（よセラ
ミックス等の粒子とグラスチックの粒子の配合割合と溶
射被膜の引っ張り強度との関係を示す図である。 ｌ・・・・・・ロール（母材）、２・・・・・・溶射被
膜、３・・・・・・プラズマ溶射ガン、１２・・・・・
・セラミックス等の粒子、１３・・・・・・プラスチッ
クの粒子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材表面に溶射により形成される被膜であって、
   セラミックスもしくはサーメットの粒子間の空隙が耐食
   性を有するプラスチックの粒子により塞がれてなること
   を特徴とする溶射被膜。
2. （２）請求項１に記載の溶射被膜の形成方法であって、
   溶射ガンにセラミックスもしくはサーメットの粉末を供
   給するとともにプラスチックの粉末を供給し、それら粉
   末の融滴を混合させて母材表面に吹き付けることを特徴
   とする溶射被膜の形成方法。