JPH05140770A

JPH05140770A - 耐熱ホーローコーテイング部材

Info

Publication number: JPH05140770A
Application number: JP30172191A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Miwa; 真一三輪; Toshihiko Honda; 俊彦本多
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-11-18
Filing date: 1991-11-18
Publication date: 1993-06-08

Abstract

(57)【要約】【目的】金属基板上に耐熱ホーロー質を形成した耐熱
衝撃性の高い耐熱ホーローコーティング部材。【構成】金属基板上に、それぞれ軟化点が異なる２以
上のホーロー材を低軟化点を有するホーロー材から順次
積層し、一体的に焼付けて形成され外表ホーロー質層が
耐熱ホーロー質から構成されている耐熱ホーローコーテ
ィング部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱ホーローコーティ
ング部材に関し、詳しくは、２以上の軟化点の異なるホ
ーロー材を積層してなる耐熱ホーローコーティング部材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属表面に無機ガラス質の釉薬を焼付け
たホーローコーティング材は、腐食され易い金属の欠点
を解消し、耐蝕性及び耐熱性に優れた材料として化学機
器、燃焼機器部品、耐熱機器等の用途に採用されてい
る。例えば、内燃機関用排気ガス系機器は、高温の排気
ガスに接し、鋳鉄や軟鋼等金属製機器は長期の使用に耐
えられなかった。そのため、耐熱性、耐蝕性及び耐酸化
性を向上させるため、それら金属製機器の表面にホーロ
ー質層を形成して使用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、金属基板とホ
ーロー質との密着は、金属表面の凹凸との物理的な結
合、または、金属基板とホーロー質とに金属酸化物が介
在して化学的な結合によるとされている。この場合、特
に、耐熱性に優れる耐熱ホーロー質は、高軟化点のホー
ロー材を用いて焼付けるため、焼付け焼成温度が通常の
約８００〜９００℃から１０００℃以上の高温となり、
焼付け時に金属基板表面の酸化層も増大する傾向にあ
る。金属酸化層は、上記のようにホーロー質層との密着
性に関与し、焼成によりホーロー材が軟化すると共に反
応して密着性を向上させるものと考えられている。しか
し、金属酸化層が厚くなりすぎると、逆に耐衝撃性、耐
熱衝撃性が低下する傾向があり問題とされている。本発
明は、上記耐熱ホーローコーティングでの耐衝撃性、耐
熱衝撃性の低下を、鋭意検討した結果、本発明を完成し
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、金属基
板上にそれぞれ軟化点が異なる２以上のホーロー材を低
軟化点を有するホーロー材から順次積層し、一体的に焼
付けて形成され外表ホーロー質層が耐熱ホーロー質から
なる耐熱ホーローコーティング部材が提供される。

【０００５】

【作用】本発明は、上記のように構成され、金属基板上
に軟化点の異なる２以上のホーロー材を低軟化点から高
軟化点の耐熱ホーロー質へ順次積層して形成されるた
め、金属基板との密着性、熱適合性に優れ、長期間の熱
的衝撃に対しても耐熱性が極めて安定して高い。また、
本発明耐熱ホーローコーティング部材は、軟化点の低い
ホーロー質層から多層的に積層され、ホーロー質形成
時、金属基板に接するホーロー材が昇温過程で耐熱ホー
ロー材に先立ち軟化して焼付けることができ、焼成雰囲
気の酸素含有ガスによる金属基板の過剰な酸化が防止さ
れる。それにより耐熱ホーローの耐衝撃性、耐熱衝撃性
の低下の原因と推定されるホーロー焼付け時に金属基板
表面に生成する金属酸化物層の残存を抑制し、優れた耐
衝撃性、耐熱衝撃性を維持することができる。

【０００６】以下、本発明について、更に詳細に説明す
る。本発明のホーロー質としては、従来公知の主成分が
シリカ（SiO₂）である無機酸化物からなる各種のホーロ
ー質材により形成されるもので、その軟化点が異なる２
以上のものを選択することができる。一般に、ホーロー
材料としては、無機酸化物から構成されるガラス質フリ
ットに亜硝酸ソーダ、塩化カリウム等の止めくすり、粘
土、水、顔料等添加物を添加してミル等で粉砕したもの
が用いられる。ホーロー材の主原料であるガラス質フリ
ットは、一般に下記の方法により製造される。即ち、構
成成分の粒状または粉末の原料を正確に秤量して混合機
で均一に混合する。得られ混合物を、全成分が完全に溶
融するまで通常１２００〜１３５０℃に加熱溶解する。
溶解物を水中に注入して急冷し、その後乾燥して粒状フ
リットを得ることができる。

【０００７】本発明の耐熱ホーローコーティング部材
は、金属基板上に軟化点の異なる２以上のホーロー質層
を多層に形成してなるものであり、この場合、外表面を
構成する外表面ホーロー質が耐熱性であり、金属基板と
外表面ホーロー質との中間に位置する中間ホーロー質が
外表面の耐熱性ホーロー質より低い軟化点を有すればよ
い。従って、その組成等は特に限定されるものでない。
また、上記外表面を形成する外表面ホーロー質が７２０
℃以上の軟化点を有し、且つ、金属基板に接する基板接
触中間ホーロー質が６５０℃以下の軟化点を有するのが
好ましい。外表面ホーロー質の軟化点が、７２０℃未満
であると耐熱性が低下し、また、金属基板に接する中間
ホーロー質の軟化点が６５０℃を超えると、焼付け時に
金属基板表面に生成する金属酸化物層が増大するためで
ある。また、外表面ホーロー質を構成する７２０℃以上
の軟化点を有するホーロー質は、単独のホーロー材によ
り形成されてもよいし、軟化点が７２０℃以上のホーロ
ー質となるものであれば複数のホーロー材を混合して用
いてもよい。

【０００８】また、本発明の耐熱ホーローコーティング
部材においては、外表面ホーロー質と基板接触中間ホー
ロー質との中間に、更に中間ホーロー質層を形成するこ
とができる。この場合、中間ホーロー質層は、上記した
６５０℃〜７２０℃の軟化点を有し、金属基板から順
次、軟化点が上昇するように積層するのが好ましい。こ
のように積層することにより、高温に曝される外表面に
耐熱性を持たせることが可能となる。

【０００９】本発明において、金属基板上に積層される
２以上のホーロー質層は、当該ホーロー質層を形成する
２以上のホーロー材を金属基板上に重ねて塗布し、同時
に焼成して焼付により形成される。この場合、ホーロー
材の塗布は、公知のスプレー塗布法、浸漬塗布法、湿式
または乾式静電塗布法、電着塗布法等いずれの方法を用
いることができる。また、２以上の積層ホーロー質層の
厚さは、特に制限されるものでないが、好ましくは、外
表面ホーロー質層と中間ホーロー質層との厚さの比が２
以上となるようにする。この場合、焼付後の各ホーロー
質層は、層間境界が拡散現象により明確に区別できなく
なるため、その厚さを測定することが困難となる。本発
明においては、各ホーロー質層を形成するホーロー材の
みを単位面積当たり所定量塗布して焼成して焼付たとき
に得られる層厚値を基準として、ホーロー材の塗布重量
と金属基板面積とから換算して得た値を、各ホーロー質
層の厚さとして採用する。

【００１０】本発明の耐熱ホーローコーティング部材に
用いる金属基板は、特に限定されるものでないが、一般
的には、鋼板、鋳鉄等の酸化される金属が用いられる。
特に本発明においては、鋳鉄、鋳鋼、チタン合金、耐熱
合金を用いるのが好ましい。これら鋳鉄等は、鋳造によ
り複雑な形状が作成可能であり、また金属基板自体が耐
熱性を有するためである。

【００１１】本発明の耐熱ホーローコーティング部材
は、上記のように、金属基板上に２以上のホーロー材を
塗布、乾燥、焼成して、焼付積層形成する。乾燥、焼成
条件は、通常のホーロー焼付けと同様に行うことができ
る。例えば、焼成炉の排熱を利用して乾燥することがで
きる。また、焼成炉はボックス炉や連続焼成炉を用い、
酸素含有ガス等の酸化雰囲気下で焼成することができ
る。一方、本発明の焼成温度は、耐熱ホーロー質を外表
面に形成するため、通常のホーロー焼付け温度の８００
〜９００℃に比し、１０００℃以上の高温で焼付ける必
要がある。１０００℃未満の温度で焼成した場合は、耐
熱ホーロー質の形成が不十分となるため好ましくない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。本実施例において、下記の方法により耐熱サイク
ル性及び耐熱性を測定し、耐熱衝撃性の評価とした。（耐熱サイクル性試験）均熱領域が１５０×１５０（ｍ
ｍ²)で、炉床昇降可能で、昇降速度可変で、且つ、昇降
距離１ｍの電気炉を用い、炉床に各試料を静置した後、
最高温度約１０００℃の炉内で２０分間、昇温及び最高
温度での加熱を行い、その後、炉床を１ｍ下降し、下降
位置の試料の左右に、ブロー容量２３００リットル／分
のブロアー２基を設置して、１０分間ブロアーを作動さ
せ強制冷却するサイクルを３００回（約１５０時間）繰
り返し、各試料のホーロー質層の剥離やクラック状態を
目視観察した。（耐熱性試験）上記耐熱サイクル後の各試料を、更に１
０５０℃の炉内に２００時間静置した後のホーロー軟化
による剥離を同様に目視観察した。

【００１３】実施例１〜１０、比較例１〜７（ホーロー材の調合）表１に示した組成のフリットＮ
ｏ．１〜５の各フリットと亜硝酸ナトリウム、尿素、粘
土及び水を表２に示した比率で秤量調合し、約２０ｍｍ
φのアルミナ玉石約７ｋｇと共に、アルミナポットで回
転速度１００ｒｐｍで９０分間、粉砕混合した後、取り
出し、６０メッシュの篩を通過させ、ホーロー材を得
た。

【００１４】

【表１】

【００１５】（ホーローコーティング部材の形成）得ら
れたホーロー材を用いて、表２または表３に示した材質
の厚さ３ｍｍで、７５×１５０（ｍｍ²)の各金属基板上
に、それぞれ表２または表３に示した膜厚となる量をス
プレーガンで塗布した。なお、金属基板は、それぞれ片
面をショットブラストして表面粗さを３〜１５ｓに調整
し、更に、アルカリ洗浄液にて脱脂、水洗の前処理をし
て用いた。ホーロー材を塗布した後、それぞれ電気乾燥
機で、６００℃で０．５時間、１００℃で１時間乾燥し
た。乾燥後、約１０００℃で１０分間焼成してホーロー
質を焼付けホーローコーティング部材を得た。

【００１６】上記で得られた各ホーローコーティング部
材試料について、それぞれ耐熱サイクル性及び耐熱性試
験を実施した。その結果を表２または表３に示した。な
お、表２及び表３中、耐熱サイクル性に関し、○はホー
ロー質層の剥離やクラックが無く良好、△は部分剥離有
り、×は剥離発生をそれぞれ表示し、また、耐熱性に関
して、○はホーロー質層の剥離やクラックが無く良好、
△は部分剥離有り、×はホーロー質層の軟化をそれぞれ
表示する。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

【００１９】上記実施例及び比較例から、本発明の軟化
点の異なる２以上のホーロー質を、外表面を高軟化点の
耐熱ホーロー質で、金属基板と該耐熱ホーロー質との中
間を低軟化点のホーロー質で形成することにより、耐熱
サイクル性及び耐熱性に優れ、ホーロー質の剥離やクラ
ックが生じないことが分かる。一方、低軟化点のホーロ
ー質を中間層として形成しない比較例３、５、及び６で
は、耐熱サイクル性に劣り、ホーロー質層の剥離が生じ
た。また、外表面を形成する耐熱ホーロー質層厚と中間
層厚との比が２以下の場合には、耐熱性に問題が生じる
ことが分かる。

【００２０】

【発明の効果】本発明のホーローコーティング部材は、
金属基板上に軟化点の異なるホーロー質層を２以上積層
し、低軟化点のホーロー質を金属基板に接するように
し、且つ、高軟化点の耐熱性ホーロー質が外表面となる
ように積層して構成されるため、長時間の熱的に厳しい
条件下での繰返し使用においても、ホーロー質の剥離や
クラックが生じることがなく、安定して長期間使用する
ことができ、工業上極めて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属基板上にそれぞれ軟化点が異なる２
以上のホーロー材を低軟化点を有するホーロー材から順
次積層し、一体的に焼付けて形成され外表ホーロー質層
が耐熱ホーロー質からなる耐熱ホーローコーティング部
材。
【請求項２】外表ホーロー質層を構成する耐熱ホーロ
ー質の軟化点が７２０℃以上であり、且つ、金属基板と
外表ホーロー質層との中間に形成される中間層ホーロー
質の軟化点が６５０℃以下である請求項１記載の耐熱ホ
ーローコーティング部材。