JPH0753979A - 高速の酸素燃料スプレーコーティングとして用いる炭化クロムと固体潤滑剤を含む複合物質 - Google Patents
高速の酸素燃料スプレーコーティングとして用いる炭化クロムと固体潤滑剤を含む複合物質Info
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- JPH0753979A JPH0753979A JP6113410A JP11341094A JPH0753979A JP H0753979 A JPH0753979 A JP H0753979A JP 6113410 A JP6113410 A JP 6113410A JP 11341094 A JP11341094 A JP 11341094A JP H0753979 A JPH0753979 A JP H0753979A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属等の基材上に潤滑性の高いコーティング
を形成するに好適な複合物質、及びその複合物質コーテ
ィングの形成方法を提供する。 【構成】 炭化クロム粒子を含むマトリックス、及びマ
トリックスに混合され、フッ化バリウムとフッ化カルシ
ウムを含む固体潤滑剤を含んでなる複合物質であって、
高速の酸素燃料スプレーコーティングで基材上に噴霧・
堆積して複合物質を形成する。好ましくは、マトリック
スは約２０重量％の金属バインダーを含み、マトリック
スは約−３２５メッシュに調節された分粒を有し、フッ
化カルシウムが固体潤滑剤の全重量の約６８重量％であ
り、フッ化バリウムが固体潤滑剤の全重量の約３２重量
％であり、固体潤滑剤が共融組成物であり、固体潤滑剤
が約−１７０〜＋４００メッシュに調節された分粒を有
し、固体潤滑剤が複合物質の全重量の約４〜１５重量％
である。
を形成するに好適な複合物質、及びその複合物質コーテ
ィングの形成方法を提供する。 【構成】 炭化クロム粒子を含むマトリックス、及びマ
トリックスに混合され、フッ化バリウムとフッ化カルシ
ウムを含む固体潤滑剤を含んでなる複合物質であって、
高速の酸素燃料スプレーコーティングで基材上に噴霧・
堆積して複合物質を形成する。好ましくは、マトリック
スは約２０重量％の金属バインダーを含み、マトリック
スは約−３２５メッシュに調節された分粒を有し、フッ
化カルシウムが固体潤滑剤の全重量の約６８重量％であ
り、フッ化バリウムが固体潤滑剤の全重量の約３２重量
％であり、固体潤滑剤が共融組成物であり、固体潤滑剤
が約−１７０〜＋４００メッシュに調節された分粒を有
し、固体潤滑剤が複合物質の全重量の約４〜１５重量％
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合物質に関係し、より
詳しくは、高速の酸素燃料スプレーコーティングとして
使用するに適する（限定されない）炭化クロムと固体潤
滑剤の複合物質に関係する。
詳しくは、高速の酸素燃料スプレーコーティングとして
使用するに適する（限定されない）炭化クロムと固体潤
滑剤の複合物質に関係する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】Sliney
の米国特許第4728448 号は炭化クロムと固体潤滑剤粒子
を含む自己潤滑性複合材料を開示しており、複合物質を
空気プラズマスプレー法によって金属基材に適用する。
空気プラズマスプレーは熱源及び噴射剤としてのプラズ
マ形成ガスの使用を含む。高電圧のアークがイオン化に
よってプラズマを励起する。コーティング用粉末を高温
プラズマ流の中に注入し（一般に外部の粉末供給部よ
り）、プラズマは粉末を溶融し、比較的低速（例、３０
０〜５００フィート／秒）で基材上に堆積させる。この
プロセスの典型的なパラメーターは一次ガスとしてのア
ルゴン、二次ガスとしての水素の使用、及び４０〜２５
ｓｃｆｍの典型的な流れを含む。典型的なアーク電流は
４５０〜４７５アンペアである。
の米国特許第4728448 号は炭化クロムと固体潤滑剤粒子
を含む自己潤滑性複合材料を開示しており、複合物質を
空気プラズマスプレー法によって金属基材に適用する。
空気プラズマスプレーは熱源及び噴射剤としてのプラズ
マ形成ガスの使用を含む。高電圧のアークがイオン化に
よってプラズマを励起する。コーティング用粉末を高温
プラズマ流の中に注入し（一般に外部の粉末供給部よ
り）、プラズマは粉末を溶融し、比較的低速（例、３０
０〜５００フィート／秒）で基材上に堆積させる。この
プロセスの典型的なパラメーターは一次ガスとしてのア
ルゴン、二次ガスとしての水素の使用、及び４０〜２５
ｓｃｆｍの典型的な流れを含む。典型的なアーク電流は
４５０〜４７５アンペアである。
【０００３】空気プラズマスプレーは粒子を部分的に溶
解して基材に粒子を結合させる極めて高い温度を生成す
る。高い温度は固体潤滑剤組成物を揮発させるといった
悪影響を有する。したがって、高温のパラメーターを使
用する場合、炭化クロムは効率よく堆積するが、固体潤
滑剤はコーティングの中に殆ど全く保有されない。固体
潤滑剤を保有するために熱パラメーターを下げると炭化
クロムの堆積効率が低下し、経済的に妥当ではなくな
る。
解して基材に粒子を結合させる極めて高い温度を生成す
る。高い温度は固体潤滑剤組成物を揮発させるといった
悪影響を有する。したがって、高温のパラメーターを使
用する場合、炭化クロムは効率よく堆積するが、固体潤
滑剤はコーティングの中に殆ど全く保有されない。固体
潤滑剤を保有するために熱パラメーターを下げると炭化
クロムの堆積効率が低下し、経済的に妥当ではなくな
る。
【０００４】コーティングの堆積速度と固体潤滑剤の保
持を改良するために固体潤滑剤に粗い粒子を選択し、或
る割合の固体潤滑剤を保有することができる。しかしな
がら粒子の粗さは摩擦とコーティングの磨耗性に有害で
ある。本発明の特徴と長所は次の発明の説明及び実施例
より明らかになるであろう。本発明の目的と長所は次の
説明、特許請求の範囲、添付の図面より理解されるであ
ろう。
持を改良するために固体潤滑剤に粗い粒子を選択し、或
る割合の固体潤滑剤を保有することができる。しかしな
がら粒子の粗さは摩擦とコーティングの磨耗性に有害で
ある。本発明の特徴と長所は次の発明の説明及び実施例
より明らかになるであろう。本発明の目的と長所は次の
説明、特許請求の範囲、添付の図面より理解されるであ
ろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用効果】これらの長
所を生み出すため、また本願で具体的かつ広範囲に記載
した本発明の目的にしたがって、高速の酸素燃料スプレ
ーコーティングとして使用するための複合材料を提供す
る。複合材料は炭化クロム粒子を含むマトリックス、及
びマトリックスと混合されフッ化バリウムとフッ化カル
シウムを含むコーティング固体潤滑剤を含む。
所を生み出すため、また本願で具体的かつ広範囲に記載
した本発明の目的にしたがって、高速の酸素燃料スプレ
ーコーティングとして使用するための複合材料を提供す
る。複合材料は炭化クロム粒子を含むマトリックス、及
びマトリックスと混合されフッ化バリウムとフッ化カル
シウムを含むコーティング固体潤滑剤を含む。
【０００６】本発明の別な面において、基材上にコーテ
ィングを形成する方法を提供する。この方法は炭化クロ
ム粒子を含むマトリックスを提供し、マトリックスにフ
ッ化バリウムとフッ化カルシウムを含む固体潤滑剤を混
合して複合物質を形成し、高速の酸素燃料法を用いて複
合物質を基材上にスプレーし、堆積させる過程を含む。
ィングを形成する方法を提供する。この方法は炭化クロ
ム粒子を含むマトリックスを提供し、マトリックスにフ
ッ化バリウムとフッ化カルシウムを含む固体潤滑剤を混
合して複合物質を形成し、高速の酸素燃料法を用いて複
合物質を基材上にスプレーし、堆積させる過程を含む。
【０００７】本発明のさらに別な面において、潤滑工学
的物質の組み合わせを提供する。この組み合わせは基
材、炭化クロム粒子を有するマトリックス、並びにフッ
化バリウム及びフッ化カルシウムを有してマトリックス
と混合された固体潤滑剤を含む複合物質を含んでなる。
複合物質は基材上に噴霧・堆積され、高速の酸素燃料ス
プレーコーティングを生成し、この組み合わせは高速の
酸素燃料スプレーコーティングと摩擦で結合した金属物
質をさらに含む。
的物質の組み合わせを提供する。この組み合わせは基
材、炭化クロム粒子を有するマトリックス、並びにフッ
化バリウム及びフッ化カルシウムを有してマトリックス
と混合された固体潤滑剤を含む複合物質を含んでなる。
複合物質は基材上に噴霧・堆積され、高速の酸素燃料ス
プレーコーティングを生成し、この組み合わせは高速の
酸素燃料スプレーコーティングと摩擦で結合した金属物
質をさらに含む。
【０００８】上記の概説と次の詳細な説明はいずれも代
表的な説明であり、本発明の特許請求の範囲をさらに説
明するものであると理解すべきである。本発明の好まし
い態様を詳しく説明する。１つの態様において、複合物
質は、炭化クロム粒子を含むマトリックス、マトリック
スと混合されてフッ化バリウムとフッ化カルシウムを含
む固体潤滑剤を含んでなる。マトリックスと固体潤滑剤
の構成成分はいずれも粉末状で市販されている。
表的な説明であり、本発明の特許請求の範囲をさらに説
明するものであると理解すべきである。本発明の好まし
い態様を詳しく説明する。１つの態様において、複合物
質は、炭化クロム粒子を含むマトリックス、マトリック
スと混合されてフッ化バリウムとフッ化カルシウムを含
む固体潤滑剤を含んでなる。マトリックスと固体潤滑剤
の構成成分はいずれも粉末状で市販されている。
【０００９】好ましくは、マトリックスはニッケルアル
ミニウム又はニッケルクロムのような金属バインダーを
さらに含み、ここで金属バインダーはマトリックスの全
重量の約２０重量％である。また、好ましくはマトリッ
クスは複合物質の全重量の約８５〜９６重量％であり、
約−３２５メッシュに調節した粒子分粒(particle sizi
ng) を有する。金属バインダーとマトリックスの重量％
と粒子分粒は特定の用途に適合するように改良すること
ができると考えられる。
ミニウム又はニッケルクロムのような金属バインダーを
さらに含み、ここで金属バインダーはマトリックスの全
重量の約２０重量％である。また、好ましくはマトリッ
クスは複合物質の全重量の約８５〜９６重量％であり、
約−３２５メッシュに調節した粒子分粒(particle sizi
ng) を有する。金属バインダーとマトリックスの重量％
と粒子分粒は特定の用途に適合するように改良すること
ができると考えられる。
【００１０】好ましくは、固体潤滑剤は共融組成物であ
り、フッ化カルシウムは固体潤滑剤の全重量の約６８重
量％であり、フッ化バリウムは固体潤滑剤の全重量の約
３２重量％である。また、好ましくは固体潤滑剤は複合
物質の全重量の約４〜１５重量％であり、粒子分粒は約
−１７０〜＋４００メッシュに調節した粒子分粒を有す
る。同様に、フッ化カルシウムとフッ化バリウムを含む
固体潤滑剤の重量％と粒子分粒は特定の用途に適合する
ように改良することができると考えられる。
り、フッ化カルシウムは固体潤滑剤の全重量の約６８重
量％であり、フッ化バリウムは固体潤滑剤の全重量の約
３２重量％である。また、好ましくは固体潤滑剤は複合
物質の全重量の約４〜１５重量％であり、粒子分粒は約
−１７０〜＋４００メッシュに調節した粒子分粒を有す
る。同様に、フッ化カルシウムとフッ化バリウムを含む
固体潤滑剤の重量％と粒子分粒は特定の用途に適合する
ように改良することができると考えられる。
【００１１】本発明によると、高速の酸素燃料(high ve
locity oxy-fuel:ＨＶＯＦ）スプレー法を用いて複合物
質を基材上に噴霧・堆積させ、ＨＶＯＦスプレーコーテ
ィングを得る。本発明におけるＨＶＯＦスプレー法に関
して、この方法は燃料と酸素を利用し、熱スプレー流中
の粒子に例えば１５００フィート／秒以上の高速を付与
する全ての熱スプレー法を含む。このようなＨＶＯＦス
プレー法の文献例は、例えば R.W. Smith らのHigh Vel
ocity Oxy-Fuel Spray Wear Resistant Coatings of Ti
C Composite Powders, Thermal Spray Research and Ap
plications, Proceedings of the Third National Ther
mal Spray Conference, Long Beach, CA, USA/20-25 Ma
y 1990、K.A. Kowalsky らのHVOF:Particle, Flame Dia
gnosticsand Coating Characteristics, Thermal Spray
Research and Applications, Proceedings of the Thi
rd National Thermal Spray Conference, Long Beach,
CA, USA/20-25 May 1990 、及び E. Coveと R. ColeのH
ypervelocity Application of Tribological Coatings
がある。基材は実質的に任意の種類の物質であることが
でき、金属、ポリマー、セラミックの物質を含む（限定
されない）。現在のところ市販のＨＶＯＦ装置が利用で
き、例えばＪｅｔ Ｋｏｔｅ（商標）、Ｄｉａｍｏｎｄ
Ｊｅｔ（商標）、ＣＤＳ（商標）、Ｔｏｐ Ｇｕｎ
（商標）、ＪＰ５０００（商標）、Ｄ Ｇｕｎ（商標）
がある。
locity oxy-fuel:ＨＶＯＦ）スプレー法を用いて複合物
質を基材上に噴霧・堆積させ、ＨＶＯＦスプレーコーテ
ィングを得る。本発明におけるＨＶＯＦスプレー法に関
して、この方法は燃料と酸素を利用し、熱スプレー流中
の粒子に例えば１５００フィート／秒以上の高速を付与
する全ての熱スプレー法を含む。このようなＨＶＯＦス
プレー法の文献例は、例えば R.W. Smith らのHigh Vel
ocity Oxy-Fuel Spray Wear Resistant Coatings of Ti
C Composite Powders, Thermal Spray Research and Ap
plications, Proceedings of the Third National Ther
mal Spray Conference, Long Beach, CA, USA/20-25 Ma
y 1990、K.A. Kowalsky らのHVOF:Particle, Flame Dia
gnosticsand Coating Characteristics, Thermal Spray
Research and Applications, Proceedings of the Thi
rd National Thermal Spray Conference, Long Beach,
CA, USA/20-25 May 1990 、及び E. Coveと R. ColeのH
ypervelocity Application of Tribological Coatings
がある。基材は実質的に任意の種類の物質であることが
でき、金属、ポリマー、セラミックの物質を含む（限定
されない）。現在のところ市販のＨＶＯＦ装置が利用で
き、例えばＪｅｔ Ｋｏｔｅ（商標）、Ｄｉａｍｏｎｄ
Ｊｅｔ（商標）、ＣＤＳ（商標）、Ｔｏｐ Ｇｕｎ
（商標）、ＪＰ５０００（商標）、Ｄ Ｇｕｎ（商標）
がある。
【００１２】本発明において、キャリヤーガスを得るた
め酸素と燃料を混合して着火する。複合物質をガス流の
中央に導入し、それによって粒子をその融点付近まで加
熱し、基材に衝突する前に、例えば４５００フィート／
秒の高い運動エネルギーを与える。この極めて高い運動
エネルギーが、著しく大きい結合強度を有するＨＶＯＦ
スプレーコーティングを生成する。
め酸素と燃料を混合して着火する。複合物質をガス流の
中央に導入し、それによって粒子をその融点付近まで加
熱し、基材に衝突する前に、例えば４５００フィート／
秒の高い運動エネルギーを与える。この極めて高い運動
エネルギーが、著しく大きい結合強度を有するＨＶＯＦ
スプレーコーティングを生成する。
【００１３】好ましくは、燃料ガスとして水素を酸素の
約２倍の流量で使用する。また、複合物質粉末のキャリ
ヤーガスとして好ましくはアルゴンを使用する。この構
成により、ＨＶＯＦ流の約６つの垂直な流路(pass)を用
いて或る部分の上に約０．０１０インチのコーティング
を噴霧・堆積することができ、ここで、一般的なコーテ
ィングの厚さは噴霧パラメーターと基材物質に依存し、
約０．００６〜０．０１０インチであることができる。
約２倍の流量で使用する。また、複合物質粉末のキャリ
ヤーガスとして好ましくはアルゴンを使用する。この構
成により、ＨＶＯＦ流の約６つの垂直な流路(pass)を用
いて或る部分の上に約０．０１０インチのコーティング
を噴霧・堆積することができ、ここで、一般的なコーテ
ィングの厚さは噴霧パラメーターと基材物質に依存し、
約０．００６〜０．０１０インチであることができる。
【００１４】本発明において、ＨＶＯＦスプレーはプラ
ズマスプレーよりもかなり低い温度を使用するが、基材
への複合物質の結合を得るために極めて高い粒子速度を
使用し、それにより形成の間に炭化クロムと固体潤滑剤
が経済性よく効率的に一緒に堆積することが可能である
ことを認識すべきである。また、揮発による損失なしに
固体潤滑剤の微粒子をコーティングに使用し、それによ
ってＨＶＯＦスプレーコーティングの摩擦磨耗特性が向
上する。さらに、本発明においてＨＶＯＦ法はかなり低
温を採用するため固体潤滑剤の揮発は殆ど全く生じな
く、複合物質の堆積が非常に効率的になる。また、プロ
セスは再現よく複合物質が堆積することを可能にする。
ズマスプレーよりもかなり低い温度を使用するが、基材
への複合物質の結合を得るために極めて高い粒子速度を
使用し、それにより形成の間に炭化クロムと固体潤滑剤
が経済性よく効率的に一緒に堆積することが可能である
ことを認識すべきである。また、揮発による損失なしに
固体潤滑剤の微粒子をコーティングに使用し、それによ
ってＨＶＯＦスプレーコーティングの摩擦磨耗特性が向
上する。さらに、本発明においてＨＶＯＦ法はかなり低
温を採用するため固体潤滑剤の揮発は殆ど全く生じな
く、複合物質の堆積が非常に効率的になる。また、プロ
セスは再現よく複合物質が堆積することを可能にする。
【００１５】さらにまた、米国特許第4728448 号に開示
の従来のコーティングとは異なり、本発明による複合物
質は銀を含まない。この銀を含まないことは、ダクト装
置部品の低速静的シールデバイスを含む宇宙空間の高温
用途、ブラシシールのようなガス流路のシールを含む高
速の用途に対して本発明を理想的な低摩擦材の候補にす
る。
の従来のコーティングとは異なり、本発明による複合物
質は銀を含まない。この銀を含まないことは、ダクト装
置部品の低速静的シールデバイスを含む宇宙空間の高温
用途、ブラシシールのようなガス流路のシールを含む高
速の用途に対して本発明を理想的な低摩擦材の候補にす
る。
【００１６】
【実施例】本発明者らは、種々の量の銀（１２〜８％）
を含む従来の炭化クロムコーティングと本発明のＨＶＯ
Ｆスプレーコーティングについて摩擦試験を行い、これ
らのはく離力を評価した。試験は約１２００°Ｆの温度
と約４００ｐｓｉの圧力で行った。３０００回の滑りサ
イクル試験を行い、各々のサイクルは１方向のゆっくり
した回転、その後の停止、次いで逆方向へのゆっくりし
た回転からなった。はく離力は滑りサイクルの間の５分
間の保圧時間の終わりに測定した。
を含む従来の炭化クロムコーティングと本発明のＨＶＯ
Ｆスプレーコーティングについて摩擦試験を行い、これ
らのはく離力を評価した。試験は約１２００°Ｆの温度
と約４００ｐｓｉの圧力で行った。３０００回の滑りサ
イクル試験を行い、各々のサイクルは１方向のゆっくり
した回転、その後の停止、次いで逆方向へのゆっくりし
た回転からなった。はく離力は滑りサイクルの間の５分
間の保圧時間の終わりに測定した。
【００１７】これらの試験の結果として、図１Ａ、図１
Ｂ、図２の静摩擦のトレースが得られた。図１Ａ、図１
Ｂに示すように、従来のコーティングは比較的大きいは
く離力と高い静摩擦係数を示した。また、数百の滑りサ
イクルを重ねた後、高い静摩擦係数が測定され、滑り界
面にかなりの量の銀が観察された。しかし、図２に示す
ように、本発明によるＨＶＯＦスプレーコーティング
は、はく離力の実質的な増加を示さず、３０００回の滑
りサイクルを重ねた後であっても低い滑り摩擦を示し
た。
Ｂ、図２の静摩擦のトレースが得られた。図１Ａ、図１
Ｂに示すように、従来のコーティングは比較的大きいは
く離力と高い静摩擦係数を示した。また、数百の滑りサ
イクルを重ねた後、高い静摩擦係数が測定され、滑り界
面にかなりの量の銀が観察された。しかし、図２に示す
ように、本発明によるＨＶＯＦスプレーコーティング
は、はく離力の実質的な増加を示さず、３０００回の滑
りサイクルを重ねた後であっても低い滑り摩擦を示し
た。
【００１８】また、高速の滑り用途で使用するに適切な
対の組を特定するために、本発明のＨＶＯＦスプレーコ
ーティングを含む各種の滑りの組み合わせについて摩擦
磨耗試験を行った。Inconel 718 （商標）を含む基材に
ＨＶＯＦスプレーコーティングを適用し、約１２００°
Ｆの温度と約５２０フィート／秒の速度で試験を行っ
た。表１にこれらの結果をまとめて記し、種々の試験し
た対の組み合わせにおける動的摩擦係数μf を示した。
対の組を特定するために、本発明のＨＶＯＦスプレーコ
ーティングを含む各種の滑りの組み合わせについて摩擦
磨耗試験を行った。Inconel 718 （商標）を含む基材に
ＨＶＯＦスプレーコーティングを適用し、約１２００°
Ｆの温度と約５２０フィート／秒の速度で試験を行っ
た。表１にこれらの結果をまとめて記し、種々の試験し
た対の組み合わせにおける動的摩擦係数μf を示した。
【００１９】 表 1 ──────────────────────────────── 動的摩擦係数μf 摩擦磨耗試験の組み合わせ ──────────────────────────────── ０．２５ Haynes 214と本発明のコーティング ０．３０ Haynes 230と本発明のコーティング ０．３５ Inconel 956 MAと本発明のコーティング ０．４０ Inconel 718 と本発明のコーティング ０．４０ Haynes 25 と本発明のコーティング ────────────────────────────────
【００２０】高速の滑りの間の摩擦熱を最小限にし、成
分が過剰の温度に屈しないことを確保するためには、滑
りの対が低摩擦を示すことが好ましい。また、滑りの対
の性質が広範囲の速度において均等であることが望まし
い。ここで、殆どの滑りの対は高温と高い滑り速度で摩
擦が増加する傾向を示す。また、多くの滑りの対は金属
合金上のコーティングと酸化物表面層のクラックとスポ
ーリングを示し、また過剰の金属のコーティングへの移
動が生じ、摩損による摩擦の増加を生じる。例えば、通
常使用される滑りの対である従来の炭化クロムコーティ
ングとHaynes 25(商標）の摩擦面をそれぞれ図３Ａと図
３Ｂに示す。これらの走査型電子顕微鏡から分かるよう
に、炭化クロムコーティングにマイクロクラックが、Ha
ynes 25(商標）の酸化物の表面にスポーリングが存在す
る。
分が過剰の温度に屈しないことを確保するためには、滑
りの対が低摩擦を示すことが好ましい。また、滑りの対
の性質が広範囲の速度において均等であることが望まし
い。ここで、殆どの滑りの対は高温と高い滑り速度で摩
擦が増加する傾向を示す。また、多くの滑りの対は金属
合金上のコーティングと酸化物表面層のクラックとスポ
ーリングを示し、また過剰の金属のコーティングへの移
動が生じ、摩損による摩擦の増加を生じる。例えば、通
常使用される滑りの対である従来の炭化クロムコーティ
ングとHaynes 25(商標）の摩擦面をそれぞれ図３Ａと図
３Ｂに示す。これらの走査型電子顕微鏡から分かるよう
に、炭化クロムコーティングにマイクロクラックが、Ha
ynes 25(商標）の酸化物の表面にスポーリングが存在す
る。
【００２１】しかし、表１に示すように、本発明による
ＨＶＯＦスプレーコーティングは、高速において多数の
異なる物質に対して滑らせた場合に低摩擦を示す。ま
た、図１に示すように、Haynes 25(商標）に対して滑ら
せたときに最も低い摩擦が観察される。低摩擦の挙動は
耐クラック性微構造の存在、コーティング界面での金属
の移動を妨げるフッ化バリウムとフッ化カルシウムの潤
滑層の形成、Haynes 25(商標）の表面上の強固を酸化物
層の存在のためである。コーティングとHaynes 25(商
標）の摩擦面の走査型電子顕微鏡写真をそれぞれ図４Ａ
と図４Ｂに示す。図４Ａと図４Ｂから、本発明のＨＶＯ
Ｆスプレーコーティングが従来の炭化クロムコーティン
グよりも優れた摩擦磨耗性を有することが明らかであろ
う。
ＨＶＯＦスプレーコーティングは、高速において多数の
異なる物質に対して滑らせた場合に低摩擦を示す。ま
た、図１に示すように、Haynes 25(商標）に対して滑ら
せたときに最も低い摩擦が観察される。低摩擦の挙動は
耐クラック性微構造の存在、コーティング界面での金属
の移動を妨げるフッ化バリウムとフッ化カルシウムの潤
滑層の形成、Haynes 25(商標）の表面上の強固を酸化物
層の存在のためである。コーティングとHaynes 25(商
標）の摩擦面の走査型電子顕微鏡写真をそれぞれ図４Ａ
と図４Ｂに示す。図４Ａと図４Ｂから、本発明のＨＶＯ
Ｆスプレーコーティングが従来の炭化クロムコーティン
グよりも優れた摩擦磨耗性を有することが明らかであろ
う。
【００２２】本発明を好ましい態様に関して説明した
が、この他の長所や改良が当業者には容易に実施できる
であろう。したがって、本発明は特定の詳細な説明、代
表的な装置、説明の実施例に限定されるものではない。
このように、添付の特許請求の範囲及びその同等な内容
の本発明の総括的な目的や範囲から離れることなく、詳
細事項に改良を加えることは可能である。
が、この他の長所や改良が当業者には容易に実施できる
であろう。したがって、本発明は特定の詳細な説明、代
表的な装置、説明の実施例に限定されるものではない。
このように、添付の特許請求の範囲及びその同等な内容
の本発明の総括的な目的や範囲から離れることなく、詳
細事項に改良を加えることは可能である。
【００２３】添付の図面は本発明の理解を容易にするた
めに提供したものであり、本明細書に含まれて一部を構
成し、詳細な説明と共に本発明の好ましい態様を説明
し、本発明の原理を説明するために役立つ。
めに提供したものであり、本明細書に含まれて一部を構
成し、詳細な説明と共に本発明の好ましい態様を説明
し、本発明の原理を説明するために役立つ。
【図１】図１Ａと図１Ｂは空気プラズマスプレー法を用
いて基材に適用し、種々の量の銀を含む従来の炭化クロ
ムコーティングの静摩擦トレースである。
いて基材に適用し、種々の量の銀を含む従来の炭化クロ
ムコーティングの静摩擦トレースである。
【図２】本発明による高速の酸素燃料スプレーコーティ
ングの静摩擦トレースである。
ングの静摩擦トレースである。
【図３】図３Ａと図３Ｂは図面に代わるセラミック組
織、基材組織を表す写真であり、従来の炭化クロムコー
ティングとHaynes 25(商標）の磨耗軌跡の走査型電子顕
微鏡写真である。
織、基材組織を表す写真であり、従来の炭化クロムコー
ティングとHaynes 25(商標）の磨耗軌跡の走査型電子顕
微鏡写真である。
【図４】図４Ａと図４Ｂは図面に代わるセラミック組
織、基材組織を表す同様な写真であり、本発明による高
速の酸素燃料スプレーコーティングと滑りの対の Hayne
s214(商標）の磨耗軌跡の走査型電子顕微鏡写真であ
る。
織、基材組織を表す同様な写真であり、本発明による高
速の酸素燃料スプレーコーティングと滑りの対の Hayne
s214(商標）の磨耗軌跡の走査型電子顕微鏡写真であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 103:04） Ｃ１０Ｎ 10:04 10:12 10:16 30:06 50:04 (72)発明者 アミタバ ダッタ アメリカ合衆国，ロード アイランド 02818，イースト グリーンウィッチ，ハ イ ホーク ロード 1360
Claims (34)
- 【請求項１】 約−３２５メッシュに調節された分粒(s
izing)を有する炭化クロム粒子を含むマトリックス、及
びマトリックスに混合され、フッ化バリウムとフッ化カ
ルシウムを含む固体潤滑剤を含んでなる複合物質であっ
て、高速の酸素燃料スプレーコーティングで噴霧・堆積
された複合物質。 - 【請求項２】 マトリックスが金属バインダーをさらに
含む請求項１に記載の複合物質。 - 【請求項３】 金属バインダーがマトリックスの全重量
の約２０重量％である請求項２に記載の複合物質。 - 【請求項４】 マトリックスが複合物質の全重量の約８
５〜９６重量％である請求項１に記載の複合物質。 - 【請求項５】 フッ化カルシウムが固体潤滑剤の全重量
の約６８重量％であり、フッ化バリウムが固体潤滑剤の
全重量の約３２重量％である請求項１に記載の複合物
質。 - 【請求項６】 固体潤滑剤が共融組成物である請求項５
に記載の複合物質。 - 【請求項７】 固体潤滑剤が約−１７０〜＋４００メッ
シュに調節された分粒を有する請求項１に記載の複合物
質。 - 【請求項８】 固体潤滑剤が複合物質の全重量の約４〜
１５重量％である請求項１に記載の複合物質。 - 【請求項９】 次の過程を含んでなる、基材上にコーテ
ィングを形成する方法： ・約−３２５メッシュに調節された分粒を有する炭化ク
ロム粒子を含むマトリックスを提供し、 ・フッ化バリウムとフッ化カルシウムを含む固体潤滑剤
をマトリックスに混合して複合物質を作成し、 ・高速の酸素燃料ガス流を提供し、 ・複合物質をガス流中に導入し、基材上に複合物質を噴
霧・堆積させる。 - 【請求項１０】 マトリックスが金属バインダーをさら
に含む請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 金属バインダーがマトリックスの全重
量の約２０重量％である請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 マトリックスが複合物質の全重量の約
８５〜９６重量％である請求項９に記載の方法。 - 【請求項１３】 固体潤滑剤が共融組成物である請求項
９に記載の複合物質。 - 【請求項１４】 フッ化カルシウムが固体潤滑剤の全重
量の約６８重量％であり、フッ化バリウムが固体潤滑剤
の全重量の約３２重量％である請求項９に記載の方法。 - 【請求項１５】 固体潤滑剤が約−１７０〜＋４００メ
ッシュに調節された分粒を有する請求項９に記載の方
法。 - 【請求項１６】 固体潤滑剤が複合物質の全重量の約４
〜１５重量％である請求項９に記載の方法。 - 【請求項１７】 低摩擦コーティングが約０．００６〜
０．０１０インチの厚さを有する請求項９に記載の方
法。 - 【請求項１８】 基材が金属、ポリマー、セラミックの
基材の任意の１種である請求項９に記載の方法。 - 【請求項１９】 次の潤滑工学的物質の組み合わせ： ・基材、 ・基材上の複合物質であり、約−３２５メッシュに調節
された分粒を有する炭化クロム粒子を有するマトリック
ス、及びマトリックスと混合されてフッ化バリウムとフ
ッ化カルシウムを有する固体潤滑剤を含み、高速の酸素
燃料スプレーコーティングで噴霧・堆積された複合物
質、 ・高速の酸素燃料スプレーコーティングと摩擦により結
合した金属物質。 - 【請求項２０】 金属物質がニッケルベースの金属物質
である請求項１９に記載の組み合わせ。 - 【請求項２１】 ニッケルベースの金属物質がHaynes 2
14（商標）、Inconel 718(商標）の任意の１種である請
求項２０に記載の組み合わせ。 - 【請求項２２】 金属物質がコバルトベースの金属物質
である請求項１９に記載の組み合わせ。 - 【請求項２３】 コバルトベースの金属物質が Haynes
25（商標）である請求項２２に記載の組み合わせ。 - 【請求項２４】 複合物質が銀を含まない複合物質であ
る請求項９に記載の方法。 - 【請求項２５】 次の過程を含んでなる、基材上にコー
ティングを形成する方法： ・炭化クロム粒子を含むマトリックスを提供し、 ・フッ化バリウムとフッ化カルシウムからなる群より選
択された任意の１種を含む固体潤滑剤をマトリックスに
混合して複合物質を作成し、 ・高速の酸素燃料ガス流を提供し、 ・複合物質をガス流中に導入し、基材上に複合物質を噴
霧・堆積させる。 - 【請求項２６】 マトリックスが金属バインダーをさら
に含む請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 金属バインダーがマトリックスの全重
量の約２０重量％である請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２８】 マトリックスが複合物質の全重量の約
８５〜９６重量％である請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２９】 マトリックスが約−３２５メッシュに
調節された分粒を有する請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３０】 固体潤滑剤が約−１７０〜＋４００メ
ッシュに調節された分粒を有する請求項２５に記載の方
法。 - 【請求項３１】 固体潤滑剤が複合物質の全重量の約４
〜１５重量％である請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３２】 複合物質を基材上に噴霧・堆積させて
約０．００６〜０．０１０インチの厚さのコーティング
を形成する請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３３】 基材が金属、ポリマー、セラミックの
基材の任意の１種である請求項２５に記載の方法。 - 【請求項３４】 複合物質が銀を含まない複合物質であ
る請求項２５に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US5426193A | 1993-04-30 | 1993-04-30 | |
| US054261 | 1993-04-30 |
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|---|---|
| JPH0753979A true JPH0753979A (ja) | 1995-02-28 |
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ID=21989840
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| JP6113410A Pending JPH0753979A (ja) | 1993-04-30 | 1994-05-02 | 高速の酸素燃料スプレーコーティングとして用いる炭化クロムと固体潤滑剤を含む複合物質 |
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|---|---|
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| JP (1) | JPH0753979A (ja) |
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- 1994-05-02 JP JP6113410A patent/JPH0753979A/ja active Pending
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