JPS6119583B2 - - Google Patents
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Description
本発明はセラミツク基複合溶射材に関する。
金属材料に比して耐熱性、耐食性、耐摩耗性等
の複合機能が優れているセラミツク材料は、加工
技術、例えば溶射技術、粉末冶金技術等の進歩に
伴ない、その適用範囲は拡大しつつある。しかし
セラミツク材料の製品化に際しては、夫々の加工
法に問題点を有し、優れた性能を充分に発揮でき
ず、未だ適用範囲が限定されている。例えば溶射
法によつて金属素材上に積層されたセラミツク皮
膜ではその結合強さ、緻密度が低く、また粉末冶
金法では焼結温度が高く、焼結製品の靭性に難点
があるなどの欠点を有している。このため、耐摩
耗、耐食、耐熱性が強く要求される部材への適用
が限定されているのが現状である。 本発明はこれらの欠点を解消したセラミツク基
複合溶射材を提供するものである。 溶射法は近年各方面で注目され、特に省エネル
ギー化に伴なつて、従来、耐熱性や耐食性が不充
分であつた金属材料にセラミツク材を溶射により
被覆する方法が開発されつつある。例えばエンジ
ンの熱効率は周知のようにその温度が上れば高ま
るが、従来の金属材料では強度、腐食性等によ
り、温度は限界に達しており、それ以上の温度に
上げるには材料の転換が必要である。 溶射材には、その使用目的により、上記のよう
にセラミツクからなるものの外に、金属粉末から
なるもの、さらには両者が混合したものも知られ
ている。これらの中で一般に金属溶射材を使用し
た溶射層は靭性、延性はさして問題はなく、従つ
て使用中に亀裂が入ることは少ないが、耐熱性が
充分でなく、また熱伝導度も大きいので、内部基
材の保護効果も劣る。このため高温で使用される
部材、例えばガスタービンブレードのような面に
は金属溶射は適さない。 一方、セラミツク溶射層は耐熱性、断食性は一
般に優れているが、耐熱衝撃性や機械的強度が充
分でないため、使用中の衝撃等によつて溶射層に
亀裂が入り易い。 このため、セラミツクと金属とを複合化し、金
属を結合材として使用し、強固な溶射被膜層を形
成しようとする方法もある。その方法には単にセ
ラミツク粉末と金属粉末とを混合したもの、セラ
ミツク粉末の表面に金属をコーテイングしたも
の、さらにセラミツク粉末と金属粉末とで先ず焼
結体をつくり、これを粉砕して粉末化したものが
ある。 二種以上の粉末を混合した溶射材を用いると粉
末の均一な分散が困難なこと、また各粒子の溶射
飛行中における偏り等により、溶射層が均一な組
織とならず、微視的に見ると各成分の相が混在し
た形となつていることがわかる。そしてこの組織
の層では機械的強度が下がり、また耐食性、耐熱
衝撃性も劣る。 そこで複合粉末における上記の欠点を改善する
ために案出されたのが前記したセラミツク粒子の
表面を金属で被覆する方法、あるいは両者の混合
焼結体を粉砕したものである。 ところが本発明者の研究によれば、セラミツク
粒子の表面に金属を単にメツキ等で被覆した粒子
を用いて溶射すると、粒子が溶射飛行中、その表
面の金属が凝集して液滴を形成し、これがちぎれ
てセラミツクから分離し、粉末同志を混合した程
ではないにしても、やはり微視的には溶射層を観
察するとセラミツク相部分と金属相部分がある程
度の大きさをもつて混在しているのが見られる。
第１図にこの状態の顕微鏡写真を示す。図で白い
部分が金属質相、やや黒く見えるのがセラミツク
相部分である。なお、上記で液滴が形成され、そ
れが剥離する状態は粒子を飛行途中で補捉し、そ
れを顕微鏡で観察することにより確認されてい
る。 また、混合粉末から焼結体を得、これを粉砕し
て複合粒子とする方法では、粉砕の際、個々の粒
子がセラミツク部分と金属部分が所定の割合から
なるものは少なく、いずれかの成分が設定割合よ
り多い粒子に分かれる傾向が大である。このた
め、前記したような溶射層の組織の不均一化が起
る。 さらに複合粉末を得る方法として、還元され易
い金属酸化物粉末と還元されにくい金属酸化物粉
末とを混合し、焼結した後、粉砕し、次に還元性
雰囲気で処理して還元され易い金属酸化物を還元
し、その結果金属酸化物と金属との複合体を得る
方法も提案されている（特公昭55−22521）しか
し、この方法では複合粉末を得る工程が極めて複
雑であり、しかも金属酸化物粒子の全表面を金属
質で覆うことは困難である。そのため金属酸化物
と金属との結合が弱く、溶射材に用いた場合には
前記同様均一で緻密な溶射皮膜を得ることができ
ない。 本発明者等は、溶射の場合において、セラミツ
ク粒子の表面を単に金属化合物等で被覆した場合
には、溶射中、粒子の金属化合物部分が剥離する
のはセラミツク表面と被覆面との結合力が弱いこ
とに起因していることを発見し、その結合力を強
固にして金属相が剥離しない複合粒子を得ること
に成功したものである。 即ち、本発明はセラミツク粒子の表面全体に亘
つて金属化合物又は金属と金属化合物の混合物か
らなる被覆層を化学結合により強固に結合させた
セラミツク基複合溶射材及びその製造法である。 以下本発明を具体的に説明する。 例えばセラミツク粒子がAl2O3の場合、その表
面にNiOを単に被覆しても、Al2O3とNiOとは化
学的には結合せず、その結合力は弱い。そのた
め、この複合粒子粉末を溶射材に用いると前記の
ように剥離現象が起る。 そこで本発明ではセラミツク粒子と金属化合物
とは、その界面において化学結合するものが選ば
れる。この場合の化学結合は分子間化合物の外
に、拡散等による固溶体の形成等による結合も含
まれる。 金属化合物同志の場合はその界面で、加熱等に
より容易に固溶ないし分子間化合物による結合が
起り得る。 本発明において、被覆層は金属と金属化合物の
混合したものでもよい。金属被覆層を有するセラ
ミツク粒子として最も望ましい形態のものは、セ
ラミツク粒子の表面に金属酸化物とその金属酸化
物を構成する金属との混合相からなる被覆層が形
成され、該被覆層は、セラミツク粒子との界面が
金属酸化物であり、界面より外側に向けて金属の
濃度が連続的に高くなり、外表面は実質的に金属
のみからなるように構成されたものである。金属
酸化物及び金属は１種以上混合したものでもよ
い。 ２種の混合なら例えばNiO・Cr2O3−Ni・Crの
ようになる。ここで酸化物から金属への変化は連
続的である。こうすることによつてセラミツク粒
子−酸化物−金属の結合は非常に強固になる。 セラミツク粒子の種類としてAl2O3、ZrO2、
MgO、MgO・Al2O3、Cr2O3、3SiO2・2Al2O3等
の酸化物が代表的なものである。ZrO2はCaO、
MgO、Y2O3等で安定化したものが通常使用され
る。その他セラミツク粒子としてはSi3N4、
AlN、TiN、BN等の窒化物、SiC、WC、TiC、
ZrC、等の炭化物も使用可能である。粒子の大き
さは、被覆後の大きさが10〜88μの範囲になるよ
うに定めるのが望ましい。溶射材粒子は小さ過ぎ
ると溶射の際一定量づつ供給することに困難を伴
ない、また大き過ぎると溶射時の溶解が適正とな
らず、溶射皮膜が緻密とならない。 本発明において用いられる金属又は金属化合物
は耐熱性、耐食性があることが望ましい。金属と
してはNi、Cr、Ti、Ta、Mo、Co、Fe、Ag、Cu
等の単体及びこれらの合金、さらに耐熱性等を損
なわない範囲で他の金属を添加した例えばCr−
Al合金等も用いることができる。金属化合物と
してはTiO2、SiO2、CaO、MgO、Cr2O3、
3Al2O3・2SiO2、MgO・Al2O3、Fe2O3等が使用
可能である。 セラミツク粒子の被覆層が上記のような酸化物
の場合には、特にセラミツク粒子と酸化物との間
に量的な制限はないが、金属が金属化合物と共に
使用される場合は、その特性から一定の範囲内で
用いるのが望ましい。金属が少ないと溶射皮膜強
度や耐亀裂性等が不充分となり、逆に多くなると
耐熱性、耐食性等が劣り、セラミツクの特質が失
なわれる。この意味で一般的には粒子中に占める
金属の量は最大限50％、望ましくは２〜50重量
％、特にガスタービンのブレードのような高温で
使用されるものには、金属の量を２〜20重量％と
するのが適当である。 本発明の複合粉末の好ましい組合せを挙げれ
ば、Al2O3−NiO・Cr2O3−Ni・Cr、Al2O3−NiO
−Ni、Al2O3−Cr2O3−Ni・Cr、ZrO2−NiO−
Ni・Cr、Al2O3−Cr2O3−CrAl、Al2O3−SiO2−
Ni・Cr、Si3N4−SiO3・Si3N4−Ni・Cr、SiC−
SiO2・SiC−Ni・Crなどである。これらの粒子に
おいて夫々の界面では化合物の生成、拡散あるい
は固溶等の形成により、強固に結合されている。
例えば酸化物−金属の界面では両者の混合相があ
り、その濃度が連続的に変化して表面層は殆んど
金属からなるものである。 次に製造法の発明について述べる。 セラミツク粒子はAl2O3、MgO等溶融可能なも
のは溶融凝固したものを粉砕して所定の粒子とす
るか、あるいはバイヤーアルミナ、焼成マグネシ
ヤ等の焼成品で所定の粒子としたものでもよい。
炭化物、窒化物等はそれらの酸化物を炭化あるい
は窒化することにより、得られる生成物を粉砕し
た用いる。 次にセラミツク粒子の表面に金属化合物を被覆
する。この化合物としてはNiCl2、CrCl3、
SiCl4、Ni（NO3）2、Cr2（NO3）3、SiO2、Al2O3、
Cr2O3、NiO等を挙げることができ、その中で溶
媒に溶解するものは液状で用いることができる。
被覆にはこれらの化合物の溶液にセラミツク粒子
粉末を浸漬し、溶媒を揮発させる。 また溶液とすることが固難な炭化物等はその微
粉末をセラミツク粒子の表面にまぶす等の方法を
用いる。 金属化合物は１種以上複合して用いることがで
きることは勿論である。 被覆後、セラミツク粒子と被覆材との間で化合
結合を形成させなければならない。そのために被
覆後の粒子をその界面で固溶ないしは化合物等が
生成する温度に加熱する。金属化合物として塩化
物を用いた場合は酸化性雰囲気下で加熱し、塩化
物を酸化物に転換することが望ましい。 化学結合させるための加熱温度はセラミツク材
と被覆材の組合せによつて大きく異なる。セラミ
ツク粒子が酸化物である場合で、上記した種類の
被覆材では500〜1500℃の範囲内で選べば満足し
た結果が得られる。 セラミツク粒子が炭化物、窒化物であり、被覆
材も高耐熱性の場合はさらに高温に加熱すること
が必要である。 金属酸化物を被覆した後、その酸化物の１部あ
るいは大部分を還元して金属とする場合には、加
熱をH2ガス等の還元性零囲気で行なう。勿論、
この場合の金属酸化物はH2等で還元されるもの
に限られる。還元は被覆層の外側より進行するの
で、還元の程度を調整することにより金属の濃度
を定めることができ、しかも被覆層は表面が殆ん
ど金属からなり、内部に移向するに従つて金属濃
度が下り、セラミツク粒子との界面では金属酸化
物が大部分となる金属−金属酸化物の連続相とな
る。 本発明による複合溶射材は被覆層が内部の粒子
と化学結合により強く結合しているので、溶射
中、被覆層が剥離することがない。 実施例 １ 電融アルミナを粉砕した粉末に（10〜74μ）
100重量部にNiCl2水溶液（重量濃度10％）を17重
量部加え、均一に撹拌した後、105℃で処理して
水分を蒸発、乾固させた。粉末は軽く凝集してい
たので、解砕し、次いで空気中で90分間加熱し
た。得られた粉末はAl2O3の表面に約10％のNiO
が焼結結合しており、NiCl2は殆んど完全にNiO
に転換した。Ａ2O3とNiOの結合部はＸ線解析
装置等で観察すると固溶体による化学結合が形成
されていることがわかる。 この複合溶射材を用いて溶射した場合の溶射被
膜の特性を第１表に示す。溶射はNi系耐熱基板
を用い、アルゴンアークによるプラズマジエット
を発生させて行なつたものである。表には比較の
ためAl2O3単独、及びAl2O3粉末を10％NiO粉末を
単に混合した場合も併せて示してある。
の複合機能が優れているセラミツク材料は、加工
技術、例えば溶射技術、粉末冶金技術等の進歩に
伴ない、その適用範囲は拡大しつつある。しかし
セラミツク材料の製品化に際しては、夫々の加工
法に問題点を有し、優れた性能を充分に発揮でき
ず、未だ適用範囲が限定されている。例えば溶射
法によつて金属素材上に積層されたセラミツク皮
膜ではその結合強さ、緻密度が低く、また粉末冶
金法では焼結温度が高く、焼結製品の靭性に難点
があるなどの欠点を有している。このため、耐摩
耗、耐食、耐熱性が強く要求される部材への適用
が限定されているのが現状である。 本発明はこれらの欠点を解消したセラミツク基
複合溶射材を提供するものである。 溶射法は近年各方面で注目され、特に省エネル
ギー化に伴なつて、従来、耐熱性や耐食性が不充
分であつた金属材料にセラミツク材を溶射により
被覆する方法が開発されつつある。例えばエンジ
ンの熱効率は周知のようにその温度が上れば高ま
るが、従来の金属材料では強度、腐食性等によ
り、温度は限界に達しており、それ以上の温度に
上げるには材料の転換が必要である。 溶射材には、その使用目的により、上記のよう
にセラミツクからなるものの外に、金属粉末から
なるもの、さらには両者が混合したものも知られ
ている。これらの中で一般に金属溶射材を使用し
た溶射層は靭性、延性はさして問題はなく、従つ
て使用中に亀裂が入ることは少ないが、耐熱性が
充分でなく、また熱伝導度も大きいので、内部基
材の保護効果も劣る。このため高温で使用される
部材、例えばガスタービンブレードのような面に
は金属溶射は適さない。 一方、セラミツク溶射層は耐熱性、断食性は一
般に優れているが、耐熱衝撃性や機械的強度が充
分でないため、使用中の衝撃等によつて溶射層に
亀裂が入り易い。 このため、セラミツクと金属とを複合化し、金
属を結合材として使用し、強固な溶射被膜層を形
成しようとする方法もある。その方法には単にセ
ラミツク粉末と金属粉末とを混合したもの、セラ
ミツク粉末の表面に金属をコーテイングしたも
の、さらにセラミツク粉末と金属粉末とで先ず焼
結体をつくり、これを粉砕して粉末化したものが
ある。 二種以上の粉末を混合した溶射材を用いると粉
末の均一な分散が困難なこと、また各粒子の溶射
飛行中における偏り等により、溶射層が均一な組
織とならず、微視的に見ると各成分の相が混在し
た形となつていることがわかる。そしてこの組織
の層では機械的強度が下がり、また耐食性、耐熱
衝撃性も劣る。 そこで複合粉末における上記の欠点を改善する
ために案出されたのが前記したセラミツク粒子の
表面を金属で被覆する方法、あるいは両者の混合
焼結体を粉砕したものである。 ところが本発明者の研究によれば、セラミツク
粒子の表面に金属を単にメツキ等で被覆した粒子
を用いて溶射すると、粒子が溶射飛行中、その表
面の金属が凝集して液滴を形成し、これがちぎれ
てセラミツクから分離し、粉末同志を混合した程
ではないにしても、やはり微視的には溶射層を観
察するとセラミツク相部分と金属相部分がある程
度の大きさをもつて混在しているのが見られる。
第１図にこの状態の顕微鏡写真を示す。図で白い
部分が金属質相、やや黒く見えるのがセラミツク
相部分である。なお、上記で液滴が形成され、そ
れが剥離する状態は粒子を飛行途中で補捉し、そ
れを顕微鏡で観察することにより確認されてい
る。 また、混合粉末から焼結体を得、これを粉砕し
て複合粒子とする方法では、粉砕の際、個々の粒
子がセラミツク部分と金属部分が所定の割合から
なるものは少なく、いずれかの成分が設定割合よ
り多い粒子に分かれる傾向が大である。このた
め、前記したような溶射層の組織の不均一化が起
る。 さらに複合粉末を得る方法として、還元され易
い金属酸化物粉末と還元されにくい金属酸化物粉
末とを混合し、焼結した後、粉砕し、次に還元性
雰囲気で処理して還元され易い金属酸化物を還元
し、その結果金属酸化物と金属との複合体を得る
方法も提案されている（特公昭55−22521）しか
し、この方法では複合粉末を得る工程が極めて複
雑であり、しかも金属酸化物粒子の全表面を金属
質で覆うことは困難である。そのため金属酸化物
と金属との結合が弱く、溶射材に用いた場合には
前記同様均一で緻密な溶射皮膜を得ることができ
ない。 本発明者等は、溶射の場合において、セラミツ
ク粒子の表面を単に金属化合物等で被覆した場合
には、溶射中、粒子の金属化合物部分が剥離する
のはセラミツク表面と被覆面との結合力が弱いこ
とに起因していることを発見し、その結合力を強
固にして金属相が剥離しない複合粒子を得ること
に成功したものである。 即ち、本発明はセラミツク粒子の表面全体に亘
つて金属化合物又は金属と金属化合物の混合物か
らなる被覆層を化学結合により強固に結合させた
セラミツク基複合溶射材及びその製造法である。 以下本発明を具体的に説明する。 例えばセラミツク粒子がAl2O3の場合、その表
面にNiOを単に被覆しても、Al2O3とNiOとは化
学的には結合せず、その結合力は弱い。そのた
め、この複合粒子粉末を溶射材に用いると前記の
ように剥離現象が起る。 そこで本発明ではセラミツク粒子と金属化合物
とは、その界面において化学結合するものが選ば
れる。この場合の化学結合は分子間化合物の外
に、拡散等による固溶体の形成等による結合も含
まれる。 金属化合物同志の場合はその界面で、加熱等に
より容易に固溶ないし分子間化合物による結合が
起り得る。 本発明において、被覆層は金属と金属化合物の
混合したものでもよい。金属被覆層を有するセラ
ミツク粒子として最も望ましい形態のものは、セ
ラミツク粒子の表面に金属酸化物とその金属酸化
物を構成する金属との混合相からなる被覆層が形
成され、該被覆層は、セラミツク粒子との界面が
金属酸化物であり、界面より外側に向けて金属の
濃度が連続的に高くなり、外表面は実質的に金属
のみからなるように構成されたものである。金属
酸化物及び金属は１種以上混合したものでもよ
い。 ２種の混合なら例えばNiO・Cr2O3−Ni・Crの
ようになる。ここで酸化物から金属への変化は連
続的である。こうすることによつてセラミツク粒
子−酸化物−金属の結合は非常に強固になる。 セラミツク粒子の種類としてAl2O3、ZrO2、
MgO、MgO・Al2O3、Cr2O3、3SiO2・2Al2O3等
の酸化物が代表的なものである。ZrO2はCaO、
MgO、Y2O3等で安定化したものが通常使用され
る。その他セラミツク粒子としてはSi3N4、
AlN、TiN、BN等の窒化物、SiC、WC、TiC、
ZrC、等の炭化物も使用可能である。粒子の大き
さは、被覆後の大きさが10〜88μの範囲になるよ
うに定めるのが望ましい。溶射材粒子は小さ過ぎ
ると溶射の際一定量づつ供給することに困難を伴
ない、また大き過ぎると溶射時の溶解が適正とな
らず、溶射皮膜が緻密とならない。 本発明において用いられる金属又は金属化合物
は耐熱性、耐食性があることが望ましい。金属と
してはNi、Cr、Ti、Ta、Mo、Co、Fe、Ag、Cu
等の単体及びこれらの合金、さらに耐熱性等を損
なわない範囲で他の金属を添加した例えばCr−
Al合金等も用いることができる。金属化合物と
してはTiO2、SiO2、CaO、MgO、Cr2O3、
3Al2O3・2SiO2、MgO・Al2O3、Fe2O3等が使用
可能である。 セラミツク粒子の被覆層が上記のような酸化物
の場合には、特にセラミツク粒子と酸化物との間
に量的な制限はないが、金属が金属化合物と共に
使用される場合は、その特性から一定の範囲内で
用いるのが望ましい。金属が少ないと溶射皮膜強
度や耐亀裂性等が不充分となり、逆に多くなると
耐熱性、耐食性等が劣り、セラミツクの特質が失
なわれる。この意味で一般的には粒子中に占める
金属の量は最大限50％、望ましくは２〜50重量
％、特にガスタービンのブレードのような高温で
使用されるものには、金属の量を２〜20重量％と
するのが適当である。 本発明の複合粉末の好ましい組合せを挙げれ
ば、Al2O3−NiO・Cr2O3−Ni・Cr、Al2O3−NiO
−Ni、Al2O3−Cr2O3−Ni・Cr、ZrO2−NiO−
Ni・Cr、Al2O3−Cr2O3−CrAl、Al2O3−SiO2−
Ni・Cr、Si3N4−SiO3・Si3N4−Ni・Cr、SiC−
SiO2・SiC−Ni・Crなどである。これらの粒子に
おいて夫々の界面では化合物の生成、拡散あるい
は固溶等の形成により、強固に結合されている。
例えば酸化物−金属の界面では両者の混合相があ
り、その濃度が連続的に変化して表面層は殆んど
金属からなるものである。 次に製造法の発明について述べる。 セラミツク粒子はAl2O3、MgO等溶融可能なも
のは溶融凝固したものを粉砕して所定の粒子とす
るか、あるいはバイヤーアルミナ、焼成マグネシ
ヤ等の焼成品で所定の粒子としたものでもよい。
炭化物、窒化物等はそれらの酸化物を炭化あるい
は窒化することにより、得られる生成物を粉砕し
た用いる。 次にセラミツク粒子の表面に金属化合物を被覆
する。この化合物としてはNiCl2、CrCl3、
SiCl4、Ni（NO3）2、Cr2（NO3）3、SiO2、Al2O3、
Cr2O3、NiO等を挙げることができ、その中で溶
媒に溶解するものは液状で用いることができる。
被覆にはこれらの化合物の溶液にセラミツク粒子
粉末を浸漬し、溶媒を揮発させる。 また溶液とすることが固難な炭化物等はその微
粉末をセラミツク粒子の表面にまぶす等の方法を
用いる。 金属化合物は１種以上複合して用いることがで
きることは勿論である。 被覆後、セラミツク粒子と被覆材との間で化合
結合を形成させなければならない。そのために被
覆後の粒子をその界面で固溶ないしは化合物等が
生成する温度に加熱する。金属化合物として塩化
物を用いた場合は酸化性雰囲気下で加熱し、塩化
物を酸化物に転換することが望ましい。 化学結合させるための加熱温度はセラミツク材
と被覆材の組合せによつて大きく異なる。セラミ
ツク粒子が酸化物である場合で、上記した種類の
被覆材では500〜1500℃の範囲内で選べば満足し
た結果が得られる。 セラミツク粒子が炭化物、窒化物であり、被覆
材も高耐熱性の場合はさらに高温に加熱すること
が必要である。 金属酸化物を被覆した後、その酸化物の１部あ
るいは大部分を還元して金属とする場合には、加
熱をH2ガス等の還元性零囲気で行なう。勿論、
この場合の金属酸化物はH2等で還元されるもの
に限られる。還元は被覆層の外側より進行するの
で、還元の程度を調整することにより金属の濃度
を定めることができ、しかも被覆層は表面が殆ん
ど金属からなり、内部に移向するに従つて金属濃
度が下り、セラミツク粒子との界面では金属酸化
物が大部分となる金属−金属酸化物の連続相とな
る。 本発明による複合溶射材は被覆層が内部の粒子
と化学結合により強く結合しているので、溶射
中、被覆層が剥離することがない。 実施例 １ 電融アルミナを粉砕した粉末に（10〜74μ）
100重量部にNiCl2水溶液（重量濃度10％）を17重
量部加え、均一に撹拌した後、105℃で処理して
水分を蒸発、乾固させた。粉末は軽く凝集してい
たので、解砕し、次いで空気中で90分間加熱し
た。得られた粉末はAl2O3の表面に約10％のNiO
が焼結結合しており、NiCl2は殆んど完全にNiO
に転換した。Ａ2O3とNiOの結合部はＸ線解析
装置等で観察すると固溶体による化学結合が形成
されていることがわかる。 この複合溶射材を用いて溶射した場合の溶射被
膜の特性を第１表に示す。溶射はNi系耐熱基板
を用い、アルゴンアークによるプラズマジエット
を発生させて行なつたものである。表には比較の
ためAl2O3単独、及びAl2O3粉末を10％NiO粉末を
単に混合した場合も併せて示してある。
【表】
実施例 ２
実施例１のAl2O3の代りにY2O3で安定化した
ZrO2を用いた外は例１と全く同様にして複合粉
末をつくり、これを溶射した結果を以下に示す。
ZrO2は市販の粉末を焼結し、それを粉砕して10
〜74μとたものである。 MPa 気孔率（％） ZrO2単独 10.8 8.1 ZrO2−10％NiO混合 17.2 6.5 ZrO2−10％NiO被覆 26.5 3.3 実施例 ３ 実施例１で得たNiO10％被覆のAl2O3粉末をH2
気流中、950〜1100℃で処理し、表面のNiOの１
部を還元し、Al2O3−NiO−Niからなる粒子とし
た。この粒子は外側程Ni濃度が高くなつていた
が、全体としてはNiOとNiの比はモル比で約２：
８であつた。 この複合粉末及び同組成でAl2O3とNiOとNiの
夫々の粉末の単なる混合物からなる粉末（比較
例）を溶射材として用いた場合の溶射層の特性を
以下に記す。 MPa 気孔率（％） 本発明 24.0 3.8 比較例 14.5 5.6 実施例 ４〜５ 前記したAl2O3、ZrO2の夫々の100重量部に、
NiCl2水溶液（10重量％）を443重量部及びCrCl3
水溶液（10重量％）を153重量部加え、充分撹拌
した後、水分を蒸発、乾固させた。さらに空気
中、約500〜1500℃で２段処理し、塩化物を酸化
物に転換すると共に、Al2O3又はZrO2とCr2O3、
NiOとを焼結、結合させた。なお、この結合面を
Ｘ線解析装置等で観察するとAl2O3又はZrO2と
Cr2O3、NiOとが一部分固溶により化学結合して
いるのが見られる。次にこの被覆粒子を夫々、
H2気流中、1200〜1500℃で処理したところ、
Cr2O3の１部及びNiOの多くが還元されて金属と
なつた。金属は特に表面に多く、内部に行く程酸
化物が多く存在していた。これら粒子の組成はほ
ぼAl2O3（又はZrO2）79％、NiO2％、Cr2O33
％、Ni14％、Cr2％であつた。 次にこれらの粒子を用いて同記同様溶射試験を
行なつた結果を以下に示す。また上記でZrO2に
被覆した溶射材の場合の溶射層の顕微鏡写真を第
２図に示す。これからわかるように第１図に比べ
て本発明のものは組織が微細、均一で緻密になつ
ていることがよくわかる。 MPa 気孔率（％） Al2O3系 26.0 3.5 同上比較例 20.0 4.1 ZrO2系 30.5 3.1 同上比較例 25.0 3.5 なお、上記で比較例は同上のAl2O3−
NiOCr2O、又はZrO2−NiOCr2O3の組成のもの
に、同上の割合でNi、Crを無電解及び電解メツ
キを組合せて単に被覆したものである。
ZrO2を用いた外は例１と全く同様にして複合粉
末をつくり、これを溶射した結果を以下に示す。
ZrO2は市販の粉末を焼結し、それを粉砕して10
〜74μとたものである。 MPa 気孔率（％） ZrO2単独 10.8 8.1 ZrO2−10％NiO混合 17.2 6.5 ZrO2−10％NiO被覆 26.5 3.3 実施例 ３ 実施例１で得たNiO10％被覆のAl2O3粉末をH2
気流中、950〜1100℃で処理し、表面のNiOの１
部を還元し、Al2O3−NiO−Niからなる粒子とし
た。この粒子は外側程Ni濃度が高くなつていた
が、全体としてはNiOとNiの比はモル比で約２：
８であつた。 この複合粉末及び同組成でAl2O3とNiOとNiの
夫々の粉末の単なる混合物からなる粉末（比較
例）を溶射材として用いた場合の溶射層の特性を
以下に記す。 MPa 気孔率（％） 本発明 24.0 3.8 比較例 14.5 5.6 実施例 ４〜５ 前記したAl2O3、ZrO2の夫々の100重量部に、
NiCl2水溶液（10重量％）を443重量部及びCrCl3
水溶液（10重量％）を153重量部加え、充分撹拌
した後、水分を蒸発、乾固させた。さらに空気
中、約500〜1500℃で２段処理し、塩化物を酸化
物に転換すると共に、Al2O3又はZrO2とCr2O3、
NiOとを焼結、結合させた。なお、この結合面を
Ｘ線解析装置等で観察するとAl2O3又はZrO2と
Cr2O3、NiOとが一部分固溶により化学結合して
いるのが見られる。次にこの被覆粒子を夫々、
H2気流中、1200〜1500℃で処理したところ、
Cr2O3の１部及びNiOの多くが還元されて金属と
なつた。金属は特に表面に多く、内部に行く程酸
化物が多く存在していた。これら粒子の組成はほ
ぼAl2O3（又はZrO2）79％、NiO2％、Cr2O33
％、Ni14％、Cr2％であつた。 次にこれらの粒子を用いて同記同様溶射試験を
行なつた結果を以下に示す。また上記でZrO2に
被覆した溶射材の場合の溶射層の顕微鏡写真を第
２図に示す。これからわかるように第１図に比べ
て本発明のものは組織が微細、均一で緻密になつ
ていることがよくわかる。 MPa 気孔率（％） Al2O3系 26.0 3.5 同上比較例 20.0 4.1 ZrO2系 30.5 3.1 同上比較例 25.0 3.5 なお、上記で比較例は同上のAl2O3−
NiOCr2O、又はZrO2−NiOCr2O3の組成のもの
に、同上の割合でNi、Crを無電解及び電解メツ
キを組合せて単に被覆したものである。
第１図は従来の溶射材を用いて得た溶射層の顕
微鏡写真、第２図は本発明の場合の同写真であ
る。
微鏡写真、第２図は本発明の場合の同写真であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツク粒子の表面に、該セラミツク材と
の化学結合により、強固に結合した金属化合物又
は金属と金属化合物の混合相からなる被覆層を形
成してなるセラミツク基複合溶射材。 ２ 被覆層が金属と金属化合物の混合相からな
り、かつ混合相中の金属濃度が表面に向けて連続
的に増加してなる特許請求の範囲第１項記載のセ
ラミツク基複合溶射材。 ３ セラミツク粒子の表面に加熱により該セラミ
ツク材と化学結合する金属化合物を被覆し、加熱
することを特徴とするセラミツク基複合溶射材の
製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55134221A JPS5761664A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Ceramic-base composite powder and manufacture |
| US06/297,118 US4447501A (en) | 1980-09-29 | 1981-08-28 | Ceramic based composite material for flame spraying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55134221A JPS5761664A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Ceramic-base composite powder and manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5761664A JPS5761664A (en) | 1982-04-14 |
| JPS6119583B2 true JPS6119583B2 (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=15123244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55134221A Granted JPS5761664A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Ceramic-base composite powder and manufacture |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4447501A (ja) |
| JP (1) | JPS5761664A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0228449U (ja) * | 1988-08-15 | 1990-02-23 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4447501A (en) | 1984-05-08 |
| JPS5761664A (en) | 1982-04-14 |
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