JPH0874071A - 溶射層にガラス膜が融着した構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 腐食性の液体、あるいは高温の腐食性ガス、
酸化性ガスが不透過性の溶射被膜構造体に係わる。 【構成】 金属あるいはセラミックの溶射層の上にガラ
ス膜が融着した構造体であって、該ガラス膜はガラス融
着時に加熱生成されたＣｒ_２Ｏ_３、あるいはＣｒ_２Ｏ_３
の複酸化物を含んでなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶射層にガラス膜が融
着した構造体に関わり、さらに詳しくは、腐食性の液
体、あるいは高温の腐食性ガス、酸化性ガスが不透過性
の溶射被膜構造体に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】溶射被膜には本来気孔が存在する。いか
に密度の高い方法でも気孔は存在する。したがってでき
た気孔をいかに封孔するか、これが今までの課題であ
る。封孔の有力な手段としてガラスがけがある。これは
溶射面にガラス粉末を溶射して溶融する方法、あるいは
ホーローの様にガラス粉末を塗布して溶融する方法であ
る。従来の方法の問題点は、溶射膜には本来気孔が存在
するために、このガスが抜けずに残って、ここから被膜
が剥離したり、あるいはピンホールとなったり、あるい
は大きな寸法のものでは熱膨張の調整がうまく行かずに
ガラス膜に割れが発生することである。したがって、こ
の結果、ガラス被膜が腐食、酸化に対して保護被膜とし
て作用し得ず、溶射膜あるいは溶射膜の下の母材が根こ
そぎ腐食して剥離するような事態が発生している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる状況
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶
射層に対して腐食、酸化に対して十分な保護機能を持
つ、しかも大きな寸法のものにも十分な保護機能を持つ
溶射層とガラスの新しい融着構造体を提供せんとするも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点は次の手段に
よって解決できる。すなわち、

【０００５】１．金属あるいはセラミックの溶射層の上
にガラス膜が融着した構造体であって、該ガラス膜はガ
ラス融着時に加熱生成されたＣｒ_２Ｏ_３、あるいはＣｒ
_２Ｏ_３の複酸化物を含んでなることを特徴とする溶射層
にガラス膜が融着した構造体。

【０００６】

【作用】本来溶射膜には無数の気孔が存在し、ガラスが
溶融するさい、気孔に閉じ込められた空気は完全に抜け
難い。また、凹凸が激しくて表面積が大きいために、被
膜が厚くなる欠点がある。また、溶融ガラスの溶射膜に
対する濡れ性にも問題がある。この結果、被膜の中に気
泡が残り、これが膜の剥離、あるいはピンホールを誘発
し、従来からの溶射膜にガラス掛けするのは難しい問題
である。

【０００７】本発明者は、ガラス被膜の中に、ガラス融
着時にＣｒ_２Ｏ_３、あるいはＣｒ_２Ｏ_３の複酸化物を生
成する成分を添加すると、薄くて気泡のない、連続被膜
が形成されることを見出だした。

【０００８】Ｃｒ_２Ｏ_３あるいはＣｒ_２Ｏ_３の複酸化物
を生成する成分は、可溶性クロム化合物が最も好まし
い。つまり上記Ｃｒ_２Ｏ_３あるいはＣｒ_２Ｏ_３の複酸化
物の供給源として使用した、クロム酸、クロム塩酸、二
クロム塩酸、クロム塩および可溶性錯体クロム化合物等
であり、これらは水等の溶媒にとかして使用する。例え
ば、ＣｒＯ_３の水溶液、ＣｒＯ_３の水溶液にＺｎＯ、Ｍ
ｇＯ、ＣａＯ等の酸化物を溶解した形で、ＣｒＣｌ_２、
Ｃｒ_２（ＳＯ_４）_３等の水溶液の形で使用できる。これ
らの中では、ＣｒＯ_３の水溶液、ＣｒＯ_３の水溶液にＺ
ｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ等酸化物を溶解した水溶液が最も
好ましい結果をもたらす。とりわけＣｒＯ_３の水溶液に
ＺｎＯあるいはＣａＯを加えたもの、あるいはＺｎＯと
ＣａＯを混合して加えたものが良い。

【０００９】添加割合は、微量から飽和状態まで適宜添
加してよいが最も好ましいのは、ＣｒＯ_３１モルに対し
てＺｎＯを０．２モルから溶解限度まで添加したもの、
あるいはＺｎＯとＣａＯを混ぜて０．２モルから溶解限
度まで添加したものである。

【００１０】上記したような可溶性クロム化合物の添加
により、ガラスは溶射膜の凹凸面に沿って濡れて、極め
て薄い連続膜を形成する。これは微量添加（ガラスに対
して１％程度の添加）でも効果が現れる。濡れがよく、
薄い被膜を形成できることにより、中に気泡の残存もな
く、欠陥のない連続膜が形成されるものと推察される。

【００１１】ガラス層は溶射の凹凸面をすべて埋め尽く
す程厚くする必要はない。本発明では、凹凸の谷の一部
が埋まり峰の突起部が一部残っていても、この突起部も
ガラスで濡れて薄い連続被膜で被覆されており十分な耐
蝕性がある。熱疲労、熱応力および大型の寸法のものに
はこの被膜のほうが好ましい。

【００１２】なお、ここで溶射材料にはセラミック、金
属いずれも使用でき特別な制約はないが、金属を使用す
る場合、本発明の溶射膜は少なくともガラス溶融時の酸
化を防ぐことが目的であり、この目的のためにはＡＬ、
Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ等に代表される耐酸化性元素を含有する
合金が好ましい。Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ基で、必須成分とし
てＡＬ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ等の耐酸化性元素の一種あるい
は二種以上を含む合金が好ましい。本発明のガラス成分
はこれらの元素を含む溶射合金に対して極めて濡れが良
く、緻密で密着性の良いガラス膜の連続膜が形成され
る。

【００１３】ガラス膜の形成には目標成分に溶製した粉
末あるいは各成分の粉末を調合して混合したものを結合
剤の溶液と混ぜてスラリーあるいはペースト状にしたも
のを基材に塗布して加熱する。使用するガラスの成分
は、目的用途に応じて適宜色々な成分を選択できるが、
ただ、使用に際して融着させる基材の熱膨張係数と同じ
か、あるいは若干小さめに調整することが好ましい。

【００１４】本発明のガラス融着膜は低温から高温まで
の腐食性ガス、および腐食性液体に対して十分な抵抗力
を有するので、これらの雰囲気で使用される部材には特
に威力を発揮する。

【００１５】

【実施例】実施例によって本発明を説明する。

【００１６】 基材：φ２０×５０ｍｍの軟鋼の表面をショットブラス
トして粗面化した後、下記成分（ｗｔ．％）の合金粉末
を０．３ｍｍの厚さで溶射した。 Ｃ ： ０．１５ Ｓｉ： ２．０ Ｍｎ： １．０ Ｎｉ： ０．５ Ｃｒ：２７．０ Ｍｏ： ３．０ ＡＬ： ７．０ Ｆｅ：Ｂａｌ． ＜ガラス被膜＞線膨張係数１０．５×１０^−６、適性焼
成温度が８５０℃のガラスフリット粉末に下記組成のバ
インダーを混ぜて作ったペーストを溶射膜の上に下地が
透けて見えるほど薄く塗布した。 ＜バインダーの組成＞水４重量部にＣｒＯ_３５重量部を
加えて作ったクロム酸溶液にＺｎＯを飽和状態まで溶か
した溶液。 ＜ペーストの組成＞ガラス粉末１．５重量部、上記バイ
ンダー１．０重量部を混合したもの。常温で乾燥した
後、９００℃まで５時間かけて昇温、９００℃で３０分
保持して炉冷した。溶射の凹凸面は茶褐色の薄いガラス
膜でコートされ、谷の部分が一部ガラスで埋まってい
た。 ＜評価テスト＞ガラスの被覆されたサンプルの両端面に
樹脂を塗布してマスキングしたものを１０％塩酸溶液に
浸漬した。１０日間放置したが液はまったく着色しなか
った。比較のために上記した溶射のみのサンプルについ
てもテストした。この場合、浸漬と同時に溶解が始ま
り、１日で液が濃い緑色に変色し、５日後は真っ黒くな
った。溶射膜も手でぼろぼろ剥げた。

【００１７】（急速加熱、急速冷却の例） ＜基材＞φ２０×５０ｍｍの軟鋼の表面をブラストで粗
化し、Ｎｉ−７％ＡＬ合金を０．３ｍｍの厚さで溶射し
たもの。 ＜ガラス被覆＞実施例のガラスペーストを溶射膜の上
にやや厚め（実施例よりは）に塗布し、乾燥後、９０
０℃に加熱した電気炉の中に入れて３０分保持し、ただ
ちに炉から外に取り出した。ガラス溶融被膜が形成され
た。ガラス膜に割れはなかった。 ＜評価テスト＞実施例と同じく、サンプルの両端面に
樹脂を塗布してマスキングしたものを濃塩酸の蒸気が充
満した密閉容器の中につるし、３ケ月放置したが、まっ
たく腐食されなかった。

【００１８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明は溶射膜の上
に欠陥のないガラスの溶融膜を形成したものであり、腐
食性ガス、腐食性液体に対して顕著な耐蝕性を発揮す
る。高価な材料を使用しなくても高度な耐蝕性が期待で
き、腐食部材の分野で多大な貢献が期待できるものであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属あるいはセラミックの溶射層の上に
   ガラス膜が融着した構造体であって、該ガラス膜はガラ
   ス融着時に加熱生成されたＣｒ_２Ｏ_３、あるいはＣｒ_２
   Ｏ_３の複酸化物を含んでなることを特徴とする溶射層に
   ガラス膜が融着した構造体。