JPH05339748A - 複合皮膜の製造方法 - Google Patents

複合皮膜の製造方法

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JPH05339748A
JPH05339748A JP4149770A JP14977092A JPH05339748A JP H05339748 A JPH05339748 A JP H05339748A JP 4149770 A JP4149770 A JP 4149770A JP 14977092 A JP14977092 A JP 14977092A JP H05339748 A JPH05339748 A JP H05339748A
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JP
Japan
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sprayed layer
plating
porosity
composite film
layer
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JP4149770A
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English (en)
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Akio Dewa
昭夫 出羽
Masahiro Nitta
正寛 新田
Masakazu Aoki
将一 青木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属材料の表面に複合皮膜を形成する方法に
関する。 【構成】 金属材料の表面にセラミックス溶射層を形
成させた後、該ピンホールを介して金属材料表面に達す
る金属めっきを施工し、その後更にセラミックス溶射層
を形成する複合皮膜の製造方法、上記記載の方法に
続いて金属めっきとセラミックス溶射を任意数繰り返し
施工する複合皮膜の製造方法、初層のセラミックス溶
射層の気孔度をその上に形成するセラミックス溶射層の
それより大きくする上記又はの複合皮膜の製造方法
及びセラミックス溶射後、金属めっきする前に該溶射
層の気孔度を調べ、気孔度が一定となるよう該溶射層厚
さを調節しながら複合皮膜を形成する上記〜いずれ
かの複合皮膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属材料の表面に複合皮
膜を形成する方法に関し、例えば抄紙機用セラミックス
溶射型プレスロールの溶射層の形成に有利に適用しうる
同方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は抄紙機のプレスロールにセラミッ
クス溶射を施した例で、図4の(a)は全体の断面図で
ある。1,1′は金属製のシエルでその上にセラミック
ス溶射層2及び封孔処理のためのめっき層3が存在す
る。4は軸及びヘッドでシエル1,1′とは溶接などで
取り付けられている。図4の(b),(c)は図4の
(a)A部の拡大図である。
【0003】図4の(b)の場合、表面積はセラミック
ス溶射2のみであるため、シエル1′は高価なステンレ
ス鋼になっている。またセラミックス溶射層2とシエル
1′の接着は極く僅かな冶金的接合と機械的作用のみに
よっているため接合強度が低く高い線圧や温度サイクル
が作用した場合剥離が生じていた。
【0004】一方、図4の(c)の場合は特開平3〜2
77779号公報に示された方法と同様なプロセス、す
なわちセラミックス溶射2の後、電解めっきにより封孔
処理が行なわれているため優れた耐食性を有していた。
このため、シエル1は炭素鋼の使用が可能であった。し
かし寸法精度を出すため、あるいは表面粗さを改善する
ため表面を研摩した後、または使用中セラミックス溶射
層が摩耗した後では、めっき時表面に開口していなかっ
た孔が開口し、ここからシエル1の表面に腐食液が浸
入、シエル1を腐食させ、剥離などのトラブルが発生し
ていた。これはもともと溶射層に存在する孔が全て表面
に開口していないためと推定される。なお、このためか
セラミックス溶射とめっきを併用した場合においても密
着性の向上はわずかであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】セラミックス溶射層と
シエルの密着性を十分に向上するためにはシエル表面に
できるだけ多くの面積にわたってめっき層を形成する必
要がある。また、研摩や摩耗によって封孔処理されてい
ない孔が開口し耐食性が低下することを防止するために
はめっきで封孔処理された層が研摩あるいは摩耗によっ
て除去されないようにする必要がある。
【0006】本発明は上記要望に応じ、従来技術におけ
るような不具合のない複合皮膜が形成される複合皮膜の
製造方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)金属材料の表面にセラミックス溶射層を形成させ
た後、該ピンホールを介して金属材料表面に達する金属
めっきを施工し、その後更にセラミックス溶射層を形成
することを特徴とする複合皮膜の製造方法、
【0008】(2)上記(1)記載の方法に続いて金属
めっきとセラミックス溶射を任意数繰り返し施工するこ
とを特徴とする複合皮膜の製造方法、
【0009】(3)初層のセラミックス溶射層の気孔度
をその上に形成するセラミックス溶射層のそれより大き
くすることを特徴とする上記(1)又は(2)記載の複
合皮膜の製造方法、
【0010】(4)セラミックス溶射後、金属めっきす
る前に該溶射層の気孔度を調べ、気孔度が目標以上とな
るよう該溶射層厚さを調節しながら複合皮膜を形成する
ことを特徴とする上記(1)〜(3)いずれかに記載の
複合皮膜の製造方法である。
【0011】すなわち、本発明の第一は、セラミックス
溶射とシエル界面にできるだけめっきが入ってゆき、密
着性を向上させるためにセラミックス溶射層が薄い状態
でめっきを施こし、引続き溶射にて研摩代,摩耗代分の
セラミックス溶射層を形成するものであり、これにより
優れた耐食性と共に高い密着力を得ることができる。
【0012】また、本発明の第二は上記第一の方法より
耐食性のさらなる向上あるいは膜の強度向上を計るため
にセラミックス溶射とシエル界面だけではなく、第一の
方法を施工後、めっきとセラミックス溶射を繰り返すも
のであり、この場合、膜の熱伝導率の向上も期待でき
る。
【0013】また、本発明の第三は上記第一又は第二の
方法を行なうに当って、シエル表面とセラミックス溶射
層の密着性をできるだけ大きくする方法であって、初層
のセラミックス溶射層の気孔度を大きくしてめっき層の
部分を多くするようにするものであり、めっき後、さら
に溶射されるセラミックス溶射層の気孔度は小さくして
耐摩耗性が高くなるように緻密なものとする方法であ
る。
【0014】また、さらに本発明の第四は皮膜の密着性
を上げるため、あるいは溶射、めっき複合層の気孔度を
少なくして耐食性,耐摩耗性及び靱性を上げるため、め
っき面に表面からシエル表面あるいは先にめっきされた
面に達する気孔度が目標(例えば50%)以上になるよ
うに溶射層厚さを調節しながら複合皮膜を製造する方法
である。
【0015】
【作用】シエルと溶射層の密着性を向上させるために
は、シエルと溶射粒子の隙間をできるだけ多くめっきで
うめることが望ましいが、溶射層が厚くなるとめっき液
が浸入できるように表面に開口した隙間あるいは孔の数
が少なくなる。この結果、界面でのめっき面積が小さく
なると共に密着力も低下する。このような状態を模式的
に示したのが図3である。本発明の効果を引き出すため
には必要なb,b′(めっきによる密着力の増加分)が
得られる溶射膜厚以内でめっきをすることが必要であ
る。なおこのような最適膜厚は溶射条件によって異なる
ため各々の条件ごとに選定する必要がある。図3で実線
は気孔少の膜であり、破線は気孔多の溶射層の場合であ
り、密着力は同じ膜厚な気孔多の方が大である。但し溶
射のみの密着力は気孔多の方が小さくなる。すなわち、
適正な膜厚が設定できれば界面側に気孔の多い溶射層を
配し、めっき後気孔の少ない溶射層を配することにより
密着性も耐摩耗性も優れた皮膜を形成することができ
る。
【0016】以上のほか本発明の方法ではめっきする溶
射層の気孔が十分にシエル表面あるいは前のめっき部に
到達し有効に密着力向上に寄与できるかどうかをチェッ
クすることができる。すなわち、溶射層に電解液を注入
して電気抵抗を計るとか通気度を測定し溶射層の気孔度
(特に溶射層を貫通したもの)をチェックし、もし目標
の値に達しない場合には溶射層厚さを薄くして目標の気
孔度になったことを確認後めっきすることにより良好な
密着力を得ることができる。
【0017】
【実施例】
(実施例1)図1の炭素鋼製シエル1の上にプラズマ溶
射により(Al2 3 +13%TiO2 )溶射膜2を2
0μm(厚さa)を形成後、電気めっき法によりNiめ
っき3を施こした。更に引続き、200μm(厚さb)
の(Al2 3 +13%TiO2 )を溶射後、複合皮膜
4を得、抄紙白水中での浸漬試験及び密着性の試験をし
た。また、一方(Al2 3 +13%TiO2 )を22
0μm溶射後、Niめっきしたものを得、これら両者を
比較した結果、白水中での浸漬試験では100時間後に
おいても両方とも錆の発生はなかったが、これら両者の
ものを20μm研摩して200μmの膜厚になったもの
は、前者では100時間においても錆の発生はなかった
のに対し後者のものは30時間で錆の発生をみた。また
密着力は前者の方が後者の3倍以上であった。
【0018】以上のように、従来の方法で得られたもの
は溶射のまゝで使う以外は実用が難しいのに対し、本発
明の方法で得られたものは研摩の必要なものにも適用が
可能であった。すなわち、従来の方法で得られたものは
研摩後では殆んど摩耗代がないのに対し、本発明の方法
で得られたものはなお200μm程度が残っており、寿
命比にすると数百倍以上が期待できる。
【0019】(実施例2)実施例1において、Niの電
気めっきに代えて(Ni−P)の無電解めっきを採用し
たが、実施例1と同様の効果が得られた。
【0020】(実施例3)図2に示すように炭素鋼製シ
エル1の上にプラズマ溶射により(Al2 3 +13%
TiO2 )2を20μm(厚さa1 )と電気めっき法に
よるNiめっき3を交互に実施し、(夫々の厚さa2
・・・an )220μmの複合皮膜5を形成した。これ
と(Al2 3 +13%TiO2 )溶射膜220μmを
形成後、Niめっきを施した複合皮膜を比較したところ
複合皮膜の熱抵抗は前者の場合、後者の1/2以下とな
った。なお耐食性、密着力については実施例1とほゞ同
様であった。
【0021】(実施例4)炭素鋼製シエルの上に10μ
mのWC−Coの溶射膜を形成後、無電解めっき法によ
りNi−Pのめっきを実施し、その後100μmのWC
−Coの溶射膜を形成した。一方、比較材として110
μmのWC−Co溶射膜を形成後同様に無電解めっき法
によりNi−Pのめっきを施したものを製作した。
【0022】上記2種類の密着性及び耐食性(水浸漬テ
スト)を比較した結果、耐食性については差はみられな
かったが、密着性は本発明のものが後者の1.4倍以上
となった。
【0023】(実施例5)実施例1の溶射層の表面に、
幅150μm、深さ100μm、ピッチ250μmの溝
をスパイラル状に加工後、紙離れ改善のため樹脂を溝部
に封入したプレスロールを試作したところ、本発明のも
のでは1000時間後の使用においても錆の発生はなか
ったのに対して溶射完了後めっきをしたものに同じ処理
したものは50時間後に錆の発生がみられた。
【0024】(実施例6)実施例1においてシエル表面
に施工する溶射層の気孔度を約2倍にしてめっき後、以
下同様の方法によって膜を形成後、皮膜の密着力を比較
したところ、この実施例で得られた複合皮膜は本発明の
実施例1のものに比し1.4〜2.4倍の密着力が得ら
れた。
【0025】(実施例7)実施例6において、めっき前
の溶射層の厚さを20μm一定とするのではなく、食塩
水を含浸させたろ紙を溶射層表面に押し付け交流2Vの
電圧をかけ流れる電流でもって定義した気孔度が2倍と
なるよう膜厚をコントロールしてめっきしたところ、密
着力は実施例1の1.9〜2.4倍となり実施例6に比
しバラツキが小で平均密着力の向上した複合皮膜が得ら
れた。
【0026】すなわち、密着力をある一定値以上に確保
するためには金属表面に達する溶射層のピンホールの数
を目標値以上にする必要がある。金属表面に達するピン
ホールの数は溶射層の厚さを厚くなると少なくなるが、
溶射層厚と金属表面に達するピンホールの数は必ずしも
比例しないので各溶射条件ごとにピンホールの数を求め
る必要がある。この実施例の場合、上記の手段でピンホ
ールの数を測定し、金属表面に達するピンホールの数が
2倍となるように溶射層の厚さを初期の70%にするこ
とによって得られた値である。
【0027】
【発明の効果】本発明により、密着性が向上し、研摩あ
るいは摩耗しても耐食性の低下せず、靱性、衝撃抵抗の
優れた複合皮膜が得られる。また、溶射層にレーザ彫刻
などにより溝加工が可能(加工しても耐食性の低下がな
い)であるため、高離水性プレスロールへの適用可能な
複合皮膜が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の説明図。
【図2】本発明の他の実施例の説明図。
【図3】溶射層膜厚と密着力の関係を示す模式図。
【図4】従来の複合皮膜の説明図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属材料の表面にセラミックス溶射層を
    形成させた後、該ピンホールを介して金属材料表面に達
    する金属めっきを施工し、その後更にセラミックス溶射
    層を形成することを特徴とする複合皮膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の方法に続いて金属めっき
    とセラミックス溶射を任意数繰り返し施工することを特
    徴とする複合皮膜の製造方法。
  3. 【請求項3】 初層のセラミックス溶射層の気孔度をそ
    の上に形成するセラミックス溶射層のそれより大きくす
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の複合皮
    膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 セラミックス溶射後、金属めっきする前
    に該溶射層の気孔度を調べ、気孔度が目標以上となるよ
    う該溶射層厚さを調節しながら複合皮膜を形成すること
    を特徴とする請求項1〜請求項3いずれかに記載の複合
    皮膜の製造方法。
JP4149770A 1992-06-10 1992-06-10 複合皮膜の製造方法 Withdrawn JPH05339748A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1010269C2 (nl) * 1998-10-08 2000-04-11 Stichting Energie Werkwijze voor het bekleden van een dragerplaat en MCFC-cel voorzien van een dergelijke dragerplaat.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1010269C2 (nl) * 1998-10-08 2000-04-11 Stichting Energie Werkwijze voor het bekleden van een dragerplaat en MCFC-cel voorzien van een dergelijke dragerplaat.
WO2000021152A1 (en) * 1998-10-08 2000-04-13 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for coating a support plate and fuel cell provided with such a support plate
US6761927B1 (en) 1998-10-08 2004-07-13 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Method for coating a support plate and fuel cell provided with such a support plate

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