JPH06306571A - 母材の強化層形成方法 - Google Patents

母材の強化層形成方法

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JPH06306571A
JPH06306571A JP9309393A JP9309393A JPH06306571A JP H06306571 A JPH06306571 A JP H06306571A JP 9309393 A JP9309393 A JP 9309393A JP 9309393 A JP9309393 A JP 9309393A JP H06306571 A JPH06306571 A JP H06306571A
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JP
Japan
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base material
solution
coating
ceramics
ceramic
Prior art date
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Pending
Application number
JP9309393A
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English (en)
Inventor
Yukio Tomizawa
幸雄 冨澤
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性等に優れた特性を示す強化層を形成
することを可能とする。 【構成】 母材1の表面に強化層を形成するに際して、
上記母材1の表面に、セラミックスの溶射皮膜2を形成
し、これを、耐熱性を有するセラミックス溶液4に浸漬
すると共に、このセラミックス溶液4が入った容器6に
超音波を付加して皮膜2内にセラミックス溶液を浸透さ
せ、浸透後、母材1をセラミックス溶液4からとり出し
て焼成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は母材の強化層形成方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、石炭の竪ミル分級器の羽根車な
どのボイラ用部品、エンジン部品等の母材の表面に、セ
ラミックスを溶射(プラズマ溶射、ガス溶射等)して、
耐摩耗性、耐熱性及び耐蝕性の優れた溶射皮膜を形成
し、母材の表面を補強することがすでに研究乃至実施さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のセラ
ミックス溶射皮膜は、材料そのものは耐摩耗性、耐熱性
及び耐蝕性に優れるが、皮膜には割れや気孔などの欠陥
がかならず存在するため、皮膜としては耐摩耗性等が劣
ってしまう。このため、ケイ酸塩系封孔剤やゾル・ゲル
系封孔剤(アルミニウムイソプロポオキシド(Al2
3 生成)、テトラエトキシシラン(SiO2 ガラス生
成))を溶射皮膜に塗布等して皮膜の割れや気孔の欠陥
をなくそうとすることが提案される。しかし、前者では
市販のケイ酸塩系封孔剤はSiO2 が主体でガラスであ
るため延性が乏しいので、厚く塗るとひび割れが生じて
好ましくない。また、後者では物質溶液を加水分解して
ゾル化し、これをゲル化して乾燥後、熱分解によって機
能材料とするため、処理時間が長く複雑であると共に、
完全な封孔には至らないのが現状である。
【0004】そこで、本発明は、このような事情を考慮
してなされたものであり、その目的は、耐摩耗性等に優
れた特性を示す強化層を形成することができる母材の強
化層形成方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、母材の表面に強化層を形成するに際し
て、上記母材の表面に、セラミックスの溶射皮膜を形成
し、これを、耐熱性を有するセラミックス溶液に浸漬す
ると共に、このセラミックス溶液が入った容器に超音波
を付加して皮膜内にセラミックス溶液を浸透させ、浸透
後、母材をセラミックス溶液からとり出して焼成するも
のである。
【0006】また、母材の表面に強化層を形成するに際
して、上記母材の表面に、セラミックスの溶射皮膜を形
成し、これを、耐熱性を有するセラミックス溶液に浸漬
すると共に、このセラミックス溶液が入った容器を減圧
して皮膜内にセラミックス溶液を浸透させ、浸透後、母
材をセラミックス溶液からとり出して焼成するものであ
る。
【0007】
【作用】溶射皮膜上にセラミックス溶液を塗布等するだ
けでは皮膜に溶液が十分に浸透しないが、セラミックス
の溶射皮膜を形成した母材をセラミックス溶液に浸漬
し、この容器に超音波を付加又は容器を減圧すること
で、溶射皮膜内にセラミックス溶液が十分に浸透するの
で、皮膜内の割れや気孔などの欠陥に溶液が浸入する。
そして、その母材を焼成することで、皮膜内のセラミッ
クス溶液がアルモルファス相となり、セラミックス溶射
皮膜に多数存在する割れや気孔などの欠陥が封孔され
る。従って、母材上に耐摩耗性等に優れた特性を示す強
化層を形成することが可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。
【0009】図1は母材上に本発明の強化層を形成する
一例を示す図で、その(a)は溶射皮膜を有する母材を
セラミックス溶液に浸漬した状態を示す断面図、(b)
はセラミックス溶液を入れた容器に超音波を付加する一
例を示す断面図、(c)はセラミックス溶液を浸透させ
た後の溶射皮膜を有する母材を示す断面図である。
【0010】先ず、母材1の表面に、母材1を補強する
ための強化層である溶射皮膜2を形成する。溶射皮膜2
は、セラミックス(例えばWC−12%Co)をプラズマ
溶射、ガス溶射等により母材1表面に溶射して形成され
る。溶射皮膜2には気孔、割れなどの欠陥3が存在す
る。この溶射皮膜2を有する母材1を、(a)に示すよ
うに、第1リン酸アルミニウム [Al(H2
4 3 ] などの耐熱性を有するセラミックス溶液4中
に浸漬する。
【0011】そして、その浸漬を十分に行うために、浸
透処理を施す。浸透処理は、セラミックス溶液4を溶射
皮膜2内に十分に効果的に浸透させるもので、超音波発
振器と減圧装置を用いるものがある。超音波発振器を用
いるものは、(b)に示すように、超音波発振器5から
の超音波をセラミックス溶液4を入れた容器6に付加さ
せるもので、これにより容器6が振動し、溶射皮膜2中
の気泡が皮膜2から出ると共にセラミックス溶液4が皮
膜2中に効果的に浸透し、皮膜2に多数存在する割れや
気孔などの欠陥3に溶液4が浸入する。減圧装置を用い
るものは、セラミックス溶液に母材を浸漬させた容器を
常温で減圧(例えば10torr以下)して、セラミックス溶
液を溶射皮膜に浸透させるものである。具体的には、容
器を減圧状態に維持して気泡の出る状態を観察し、気泡
が出なくなったら常圧に戻す。この操作を繰り返して行
うことにより、セラミックス溶液を溶射皮膜に十分に浸
透させる。
【0012】セラミックス溶液4を浸透させた後、
(c)に示すように、セラミックス溶液4から溶射皮膜
2を有する母材1をとり出し、これを約70〜100 ℃の温
度で十分に乾燥する。
【0013】乾燥後、低温度(例えばセラミックス溶液
4に第1リン酸アルミニウムを用いた場合には約 200〜
250 ℃)で加熱焼成を行う。これによって、溶射皮膜2
に浸透したセラミックス溶液4がアモルファス相とな
り、セラミックス溶射皮膜2に多数存在する割れや気孔
などの欠陥3が封孔される。
【0014】例えば、カーボンスチールの母材1の表面
に、WC−12%Coをプラズマ溶射により溶射して溶射
皮膜2を形成し、これを第1リン酸アルミニウム [Al
(H2 PO4 3 ] のセラミックス溶液4中に浸漬す
る。この浸漬を行いながら、浸漬中の容器6に超音波を
付加させ、溶射皮膜2中にセラミックス溶液4を十分に
浸透させた。
【0015】そして、溶液4から溶射皮膜2を有する母
材1をとり出し、これを約70〜100℃の温度で十分に乾
燥する。乾燥後、約 200〜250 ℃の温度で加熱焼成を行
った。
【0016】このようにして得られたWC系の溶射皮膜
の高温酸化特性と熱衝撃性について調べた。高温酸化特
性は、 750℃×50hの酸化試験により膜の残存状態で判
断した。熱衝撃性は、溶射皮膜に 700℃×1h保持−10
分間強制空冷のくり返しを行って膜の割れ剥離の状態を
調べた。
【0017】その結果、本発明の第1リン酸アルミニウ
ムによる皮膜処理を行ったWC系の溶射皮膜は、 750℃
×50hの酸化試験では 100%残存し、また、 700℃×1
h保持−10分間強制空冷のくり返しを10サイクル行って
も皮膜は割れも剥離もせず健全であった。これに対し
て、第1リン酸アルミニウムによる皮膜処理を行わなか
った溶射皮膜は、酸化試験ではほとんど消失した。ま
た、 700℃×1h保持−10分間強制空冷のくり返しを行
う熱衝撃性については1回でほとんどの皮膜が割れや剥
離が生じた。
【0018】従って、母材1の表面にセラミックスの溶
射皮膜2を形成し、これをセラミックス溶液4に浸漬す
ると共に、超音波を付加あるいは減圧浸透を行って十分
液を皮膜2内に浸透させ、これを比較的低温(約 200〜
250 ℃)下で焼成することにより、溶射皮膜2に浸透し
たセラミックス溶液4がアモルファス相となり、セラミ
ックス溶射皮膜2に多数存在する欠陥(割れ、気孔な
ど)3が封孔されることになる。すなわち、セラミック
ス溶射皮膜2の封孔処理として、セラミックス溶液(第
1リン酸アルミニウム)4に浸漬し、超音波を付加ある
いは減圧浸透を行って十分液を皮膜2内に浸透させ、こ
れを、乾燥後比較的低温(約 200〜250 ℃)下で焼成
し、封孔処理を行うことによって、耐熱、耐蝕および耐
摩耗性等に優れた特性を示すと共に剥離しにくいセラミ
ックスの溶射皮膜2が得られることになる。また、皮膜
2の焼成を比較的低温(例えばセラミックス溶液に第1
リン酸アルミニウムを用いた場合約 200〜250 ℃)で行
えるので皮膜2の歪みなどの心配がいらない。
【0019】さらに、セラミックス溶液4として第1リ
ン酸アルミニウムを用いることにより、第1リン酸アル
ミニウムを約 200〜250 ℃の温度で加熱すると、P−O
−M(M:金属)の強固な高分子化合物を生成し、溶射
皮膜2の耐熱性が向上する。これにより、約1000℃まで
の温度に耐え得るセラミックスの溶射皮膜2が得られる
ことになる。
【0020】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、母材の表
面に、耐摩耗性等に優れた特性を示す強化層を形成する
ことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図で、その(a)は溶
射皮膜を有する母材をセラミックス溶液に浸漬した状態
を示す断面図、(b)はセラミックス溶液を入れた容器
に超音波を付加する一例を示す断面図、(c)はセラミ
ックス溶液を浸透させた後の溶射皮膜を有する母材を示
す断面図である。
【符号の説明】
1 母材 2 溶射皮膜 4 セラミックス溶液 5 超音波発振器 6 容器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母材の表面に強化層を形成するに際し
    て、上記母材の表面に、セラミックスの溶射皮膜を形成
    し、これを、耐熱性を有するセラミックス溶液に浸漬す
    ると共に、該セラミックス溶液が入った容器に超音波を
    付加して皮膜内にセラミックス溶液を浸透させ、浸透
    後、母材をセラミックス溶液からとり出して焼成するこ
    とを特徴とする母材の強化層形成方法。
  2. 【請求項2】 母材の表面に強化層を形成するに際し
    て、上記母材の表面に、セラミックスの溶射皮膜を形成
    し、これを、耐熱性を有するセラミックス溶液に浸漬す
    ると共に、該セラミックス溶液が入った容器を減圧して
    皮膜内にセラミックス溶液を浸透させ、浸透後、母材を
    セラミックス溶液からとり出して焼成することを特徴と
    する母材の強化層形成方法。
JP9309393A 1993-04-20 1993-04-20 母材の強化層形成方法 Pending JPH06306571A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08314156A (ja) * 1995-05-19 1996-11-29 Sanken Electric Co Ltd レジストパタ−ンの形成方法
JP2006206974A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Neos Co Ltd 薄膜製造装置部材の表面処理方法及び薄膜製造装置部材

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