JPH0479990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 技術分野 この発明は基材の特性を失うことなく、該基材
の表面に耐食性、耐酸化性および耐薬品性にすぐ
れた硬質のセラミツクス被覆を形成させた耐熱部
品の製造方法に関するものである。

(ロ) 技術背景 セラミツクスは硬質であつて、かつすぐれた耐
熱性、化学的安定性、高温耐酸化性などの特性を
有しているため、被覆材料として有用である。

例えば炭素焼結体あるいは炭素繊維強化複合材
料などの炭素材料（以下これらを総称して炭素材
料という）は高温強度にすぐれているが、耐高温
酸化性や耐摩耗性に劣ることが欠点とされてい
る。

従つて、この欠点を解消するために炭素材料の
表面を硬質のセラミツクスで被覆してやればよい
ということは容易に着想しうるところである。

しかしながら、セラミツクスを均一に、しかも
所望の厚さに被覆することは容易ではない。

従来セラミツクス粉末を被覆する方法としては (i) セラミツクスの粉末をスラリー状とし、被覆
したい部品の浸漬して引き上げる方法。

(ii) 気相反応を用いて被覆したい部品上にセラミ
ツクス相を析出させる方法。

が行なわれている。しかし(i)の方法では簡便では
あるが、均一な被覆を行ないにくいこと、また(ii)
の方法では密着性の良い被覆が可能である反面、
析出速度がおそく、コスト高になる、などこの何
れの方法も好ましいものではない。

従つて、均一で所望の厚さのセラミツクス層を
迅速に析出しうる方法の開発が要望されているの
である。

(ハ) 発明の開示 この発明は従来技術における上述の欠点を補
い、密着性にすぐれたセラミツクス被覆を所望の
厚さに迅速に形成させる新規な方法を提供しよう
とするものである。

即ち、この発明はセラミツクス被覆を行いたい
基材上に均一で安定な、しかも所望の厚さのセラ
ミツクス被覆層を形成させるべく検討した結果、
単なる物理的なスラリーの付着でなく、電気泳動
沈着の原理を応用して、不可逆的にセラミツクス
粉体層を基材上に形成させる方法を見出したもの
である。

以下この発明を詳細に説明する。

まず、この発明の方法は電気泳動にて基板上に
セラミツクス粉体粒子を沈着させるものであるか
ら、基材としてはそれ自体導電性を有するか、ま
たは表面に導電性処理を施したものが必要であ
る。

粒子を液体中で電気泳動させるためには、それ
が液体中で荷電しなければならない。

セラミツクス粉末はそれ自体イオン化しないの
で荷電する担体をセラミツクス粉末に付着させ
て、その担体の電気泳動によつてセラミツクス粉
末をも同時に泳動させ基材上に沈着させるもので
ある。

この時に使用する担体としては、セラミツクス
粉末に付着し、かつ液体中でイオン化させ得るも
のであればよい。しかし、電気泳動によつて基材
上に沈着後、セラミツクスの焼結を妨げるものは
好ましくない。

そのような担体としては通常の電着塗装に使用
されているポリカルボン酸系樹脂（アニオン系）
ポリアミド系樹脂（カチオン系）などが使用でき
る。

この担体はセラミツクス粉末層の形状を保持す
る、いわゆる一次バインダーとしての機能を兼ね
させることができるが、担体中に別に一次バイン
ダー成分を添加してやつてもよい。

この発明で原料粉末の主体となるセラミツクス
粉末は、液体中に安定に分散させ、電気泳動を容
易にするために十分に微粉砕化する必要があり、
実用的には40μｍ以下の粒径としたものが好まし
い。そしてセラミツクス粉末は１種類でも、また
２種類以上の混合粉末として用いてもよく、さら
に必要に応じて焼結助剤、潤滑剤等の添加物を用
いればよい。

なおセラミツクス粉末は、これを担体、焼結助
剤、結合剤などと十分に混合し、水等の液体中に
分散させることにより、電着塗料の状態とするも
のである。

但し、通常の電着塗料と根本的に異なる点は、
通常の電着塗料は沈着する固形分のうち大部分が
樹脂であり、顔料等の無機成分は５重量％以下が
適当である。これはピンホールのない丈夫な塗膜
を得る目的から当然のことであるが、この発明に
おいては沈着する固形分の大部分はセラミツクス
粉末であり、担体等の樹脂成分は安定な粉体層を
形成させるに十分であれば、できる限り少ない方
がよく、ピンホールの存在等は問題にならない。

また基材上に薄くて均一なセラミツクス−担体
よりなる沈着層を得るには通常の電着塗料のよう
に沈着層の導電性は低いことが望ましいが、
100μｍ以上のやや厚い沈着層を得たい場合には、
電気泳動にて得た基材上の沈着層に、導電性の物
質を添加するなどの方法で沈着層を導電性とした
のち、さらに電気泳動によりその上にセラミツク
ス−担体の沈着層を析出させればよい。

上記のようにして調整したセラミツクス−担体
の分散液中に被覆を行なう基材と対向電極を浸漬
し、直流電圧を印加することにより、基材上にセ
ラミツクス−担体層を被覆する。

このようにして被覆層を形成した基材を乾燥し
たのち、300〜1000℃に加熱し、被覆層中の担体
成分を分解または揮散させる。この加熱の際は雰
囲気は基材、担体およびセラミツクスの性質によ
り空気、酸素、化合物ガス、不活性ガス等を選択
すればよい。

このように担体は加熱によつて分解または揮散
させるのであるから、分解残査のない物質あるい
は残査があつてもこれが最終焼結体に悪影響を与
えないような物質を選択使用することが好まし
い。

この発明の方法は上記のようにして加熱によつ
て担体を分解または揮散せしめたのち、セラミツ
クス粉末の性質に応じた焼結条件に従い、常圧、
減圧あるいは加圧の条件下で焼結を行なうのであ
る。

焼結温度はセラミツクスの種類により異なる
が、通常1000〜2000℃の範囲が適当である。

そして基材とセラミツクス被覆層との熱膨張率
はできるだけ近いものを選ぶことが望ましい。

上記したこの発明の方法を採用できる例として
は、 (1) 先にのべたように、炭素材料の表面を炭化け
い素で被覆することにより耐高温酸化を向上さ
せる。

(2) 金属をセラミツクスで被覆することにより、
化学的安定性、表面硬度の増大をはかる。

(3) セラミツクスを異種のセラミツクスで被覆
し、表面親和性および表面活性を改善する。

などがあるが、このほかセラミツクス同志、ある
いはセラミツクスと他の材料との接合等にも応用
することができる。

なおこの電気泳動沈着は基材上の導電性の部分
にのみ起るものであるから、基材の一部分を意図
的に絶縁皮膜で覆つておけば、その部分には被覆
層が得られない。このことを利用して基材に任意
のパターンの絶縁皮膜を施してパターン化された
セラミツクス被覆あるいは一種のセラミツクスを
部分的に被覆したあと、絶縁皮膜を除去し、次に
他の種類のセラミツクスを被覆することで段階的
に被覆成分の異なる被覆を施すことができる。

以上、この発明はセラミツクス被覆に関するも
のであるが、このほか、金属、炭素および無機粉
末等粉体物質の全てにも応用することが可能であ
る。

以下この発明を実施例により詳細に説明する。

実施例 １ 炭化けい素粉末を微粉砕して平均粒径2μｍと
し、これに同じように微粉砕したアルミナ粉末を
５重量％の重量比になるように加えて均一に混合
した。

この混合粉末を担体としてのアクリルアマイド
系樹脂とよく混練したのち、欲液中に分散させ、
いわゆるカチオン系塗料の状態とした。

次に表面を清浄にした炭素板の被塗物と対極の
ステンレス板を前記欲液中に浸漬し、炭素板を陰
極として約200Vの直流電圧を浴液をよく攪拌混
合しながら約10分間印加して、炭素板上に約
100μｍのセラミツクス−担体層を形成させた。
このあと充分水洗し、乾燥してから空気中で170
℃、20分間加熱し、沈着層を安定化させた。

その後さらに600℃で１時間焼成して担体の樹
脂分を除去したのち、アルゴン中で2000℃で焼結
して炭化けい素セラミツクスを被覆した炭素板を
得た。

かくして得られた被覆炭素板を空気中で800℃
にて１時間加熱したところ、ほとんど重量損失は
見られなかつた。

一方被覆を施さない炭素板を同様の加熱処理し
たところ、ほぼ全量が焼失した。

実施例 ２ 微粉砕したアルミナ粉末中にマグネシア粉末を
１重量％加え、実施例１と同様にして分散液を調
整した。

一方被覆を施す基材として、窒化チタンを加え
ることにより導電性を付与した窒化けい素−マグ
ネシア焼結体を用い、実施例１と同様の方法でセ
ラミツクス−担体層を基材上に約100μｍの厚さ
に形成させた。

そして水洗、乾燥のあと空気雰囲気中170℃で
20分間加熱して安定な沈着層を得た。

この後さらに空気中で600℃まで加熱し、担体
樹脂を分解揮散させた。そののち空気中で1600℃
まで加熱し、アルミナ被覆層を焼結した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １種もしくは２種以上のセラミツクス粉末を
   主成分とし、これに焼結助剤、結合剤等を混合し
   た原料粉末に液体中にてイオン化し得る担体を混
   練付着せしめたのち、これを液体中に分散させ、
   該液体中に浸漬した導電性基材と対向電極との間
   に直流電圧を印加して電気泳動により該導電性基
   材上に担体付着した原料粉末を沈着せしめ、次い
   で加熱によつて沈着物中の担体を分解もしくは揮
   散せしめたのち、焼成することを特徴とするセラ
   ミツク被覆耐熱部品の製造方法。 ２ 基材が炭素焼結体または炭素繊維強化炭素複
   合材料であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のセラミツクス被覆耐熱部品の製造方
   法。 ３ 基材が比抵抗10⁴Ωcm以下の導電性を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のセラミツクス被覆耐熱部品の製造方
   法。 ４ 基材が比抵抗10⁴Ωcm以下の導電性を有する
   ように表面導電処理を施したセラミツクス焼結体
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のセラミツクス被覆耐熱部品の製造方法。 ５ 担体が液体中にてイオン化しうる水溶性また
   は水分散性合成樹脂であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項載のセラミツクス被覆耐熱部品
   の製造方法。 ６ 導電性基材としてその一部分を絶縁被覆した
   ものを用いて沈着物の形成を部分的に行ない、所
   望の模様の沈着物層とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のセラミツクス被覆耐熱部
   品の製造方法。 ７ 沈着物層が比抵抗10⁴Ωcm以下の導電性を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のセラミツクス被覆耐熱部品の製造方法。