JPS61288060A - 減圧プラズマア−ク溶射方法 - Google Patents
減圧プラズマア−ク溶射方法Info
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- JPS61288060A JPS61288060A JP60129014A JP12901485A JPS61288060A JP S61288060 A JPS61288060 A JP S61288060A JP 60129014 A JP60129014 A JP 60129014A JP 12901485 A JP12901485 A JP 12901485A JP S61288060 A JPS61288060 A JP S61288060A
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Classifications
-
- 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
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/137—Spraying in vacuum or in an inert atmosphere
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術的分野
本発明は金属表面にセラミックス、金属の単独層ないし
複合溶射層を形成する溶射方法に関する。
複合溶射層を形成する溶射方法に関する。
（「）従来技術とその問題点
高温で使用する耐熱合金は耐酸化性、耐エロージヨン性
、耐熱性、耐火性を高めるため通常セラミックスを中心
にコーティングされて各分野で広く使用されている。こ
の表面被覆方法としては、溶射方法、スラリーコーティ
ング法、焼き付は法、イオンブレーティング法、プラズ
マＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法などの方法が適用され
ているが、厚膜コーティング層を形成する方法としては
、比較的処理時間が速く、膜厚制御や処理材の選択が容
易で、緻密なコーティング層ができるプラズマ溶射法が
一般的な方法である。
、耐熱性、耐火性を高めるため通常セラミックスを中心
にコーティングされて各分野で広く使用されている。こ
の表面被覆方法としては、溶射方法、スラリーコーティ
ング法、焼き付は法、イオンブレーティング法、プラズ
マＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法などの方法が適用され
ているが、厚膜コーティング層を形成する方法としては
、比較的処理時間が速く、膜厚制御や処理材の選択が容
易で、緻密なコーティング層ができるプラズマ溶射法が
一般的な方法である。
ところで従来の溶射層は耐熱衝撃性を優先するあまり、
気孔率が２．０〜１０％もあった。比較的高密度の溶射
層が得られるプラズマ溶射でも１％〜８％の空孔が存在
していた。このため溶射層と基材との結合強度が弱く、
長時間高温の腐食雰囲気にさらされると溶射層の剥離が
生じたりする。又、酸化腐食、エロージョン、耐摩耗性
に劣るという欠点があった。
気孔率が２．０〜１０％もあった。比較的高密度の溶射
層が得られるプラズマ溶射でも１％〜８％の空孔が存在
していた。このため溶射層と基材との結合強度が弱く、
長時間高温の腐食雰囲気にさらされると溶射層の剥離が
生じたりする。又、酸化腐食、エロージョン、耐摩耗性
に劣るという欠点があった。
したがって、緻密で結合強度のすぐれた溶射方法が強く
望まれている。
望まれている。
（八）発明の開示
本発明は上記に示した溶射層・方法を改善して基材と溶
射層の結合強度を高め、又気孔率の小さい緻密な溶射層
をつくり、耐熱性、耐エロージヨン、耐摩耗性、耐剥離
性の強いセラミックス・金属の単層ないし複合多層を形
成する方法を提供することを目的とする。
射層の結合強度を高め、又気孔率の小さい緻密な溶射層
をつくり、耐熱性、耐エロージヨン、耐摩耗性、耐剥離
性の強いセラミックス・金属の単層ないし複合多層を形
成する方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の点に着目して鋭意攻究した結果、本発明
の方法を開発するに到った。溶射基材を予め加熱すると
結合強度が高くなる。このことから真空中などの非酸化
性雰囲気で予め基材を加熱すると溶射層との接合界面強
度があがるはずである。
の方法を開発するに到った。溶射基材を予め加熱すると
結合強度が高くなる。このことから真空中などの非酸化
性雰囲気で予め基材を加熱すると溶射層との接合界面強
度があがるはずである。
次に減圧下でさらには真空下で溶射することによって溶
融金属粉の酸化を防ぐとともに脱ガス効果があるので溶
射形成層が緻密化する。又ＨＩＰｅｔｃの後加工によっ
てより密度ｕｐ、結合強度向上をはかれることができる
。
融金属粉の酸化を防ぐとともに脱ガス効果があるので溶
射形成層が緻密化する。又ＨＩＰｅｔｃの後加工によっ
てより密度ｕｐ、結合強度向上をはかれることができる
。
以上のような着目点から減圧下、非酸化性雰囲気でプラ
ズマ溶射して高密度な溶射層を得る本発明方法を開発し
た。すなわち、本発明は金属表面を真空中で予め加熱し
、２００ｔｏｒｒ以下の真空中でプラズマ溶射によって
セラミックス層、金属層セラミックス−金属複合単層な
いし多層を形成し、その気孔率を３％以下にすること、
プラズマアーク溶射後、真空焼結、ＨＩＰ加工、ＨＰ加
工等によって気孔率を１％以下にすることを、特徴とす
る減圧プラズマアーク溶射方法、又プラズマアーク溶射
中に真空度を２０〜１５０ｔｏｒｒに維持することを特
徴とする減圧プラズマアーク溶射方法である。
ズマ溶射して高密度な溶射層を得る本発明方法を開発し
た。すなわち、本発明は金属表面を真空中で予め加熱し
、２００ｔｏｒｒ以下の真空中でプラズマ溶射によって
セラミックス層、金属層セラミックス−金属複合単層な
いし多層を形成し、その気孔率を３％以下にすること、
プラズマアーク溶射後、真空焼結、ＨＩＰ加工、ＨＰ加
工等によって気孔率を１％以下にすることを、特徴とす
る減圧プラズマアーク溶射方法、又プラズマアーク溶射
中に真空度を２０〜１５０ｔｏｒｒに維持することを特
徴とする減圧プラズマアーク溶射方法である。
基材と溶射層との結合強度は基材の表面状態に大きく影
響される。特に基材表面の清浄度と温度に左右される。
響される。特に基材表面の清浄度と温度に左右される。
基材をアークｅｔｃによって予め加熱し、かつその面を
清浄に保つには、真空中もしくは減圧非酸化性雰囲気が
望ましい、 ２００ｔｏｒｒ以下の真空に保つことに
よって溶射金属基材の酸化が抑制されプラズマジェット
の流速を高くでき、結合強度のある密着性のよい溶射層
が得られる。
清浄に保つには、真空中もしくは減圧非酸化性雰囲気が
望ましい、 ２００ｔｏｒｒ以下の真空に保つことに
よって溶射金属基材の酸化が抑制されプラズマジェット
の流速を高くでき、結合強度のある密着性のよい溶射層
が得られる。
溶射層の気孔率は溶射距離、プラズマガス、溶射粉末の
特性、雰囲気によって大きく影響される。
特性、雰囲気によって大きく影響される。
気孔率を３％以下にすると高温で長時間保持する場合で
も基材と溶射層との間で内部酸化がおこりに＜＜、剥離
などのトラブルが生じない、又３％以下にすると後処理
で容易に緻密化するとともに、加熱によって層密度ｕｐ
、拡散の促進によって結合強度が飛躍的に向上する。
も基材と溶射層との間で内部酸化がおこりに＜＜、剥離
などのトラブルが生じない、又３％以下にすると後処理
で容易に緻密化するとともに、加熱によって層密度ｕｐ
、拡散の促進によって結合強度が飛躍的に向上する。
プラズマ溶射後、真空焼結、ＨＩＰ加工、ＨＰ向上する
。特に気孔率を１％以下にすると真空蒸着、スパッタリ
ングなどの物理的蒸着法によって形成される剥離すら認
められない極めて良好な密着性を有する溶射層が得られ
る。
。特に気孔率を１％以下にすると真空蒸着、スパッタリ
ングなどの物理的蒸着法によって形成される剥離すら認
められない極めて良好な密着性を有する溶射層が得られ
る。
プラズマアーク溶射中に減圧・真空にすると、素材の酸
化がない、素材の予熱ができ高温作業ができるため密着
性が向上する。溶射前後の化学的金属的変化が少ない、
シェフ）の流速を高くとれ素材への衝突速度を高くとれ
るなどの利点が生じる。真空度を２０ｔｏｒｒ〜１５０
ｔｏｒｒにとるのは、１５０ｔｏｒｒ以下にすると上の
効果が著しくなる他、溶射層の気孔率が小さくなる。又
２０ ｔｏｒｒ以下にすると点火後のプラズマアークの
安定性が悪くなり、溶射層の品質が不安定になる。
化がない、素材の予熱ができ高温作業ができるため密着
性が向上する。溶射前後の化学的金属的変化が少ない、
シェフ）の流速を高くとれ素材への衝突速度を高くとれ
るなどの利点が生じる。真空度を２０ｔｏｒｒ〜１５０
ｔｏｒｒにとるのは、１５０ｔｏｒｒ以下にすると上の
効果が著しくなる他、溶射層の気孔率が小さくなる。又
２０ ｔｏｒｒ以下にすると点火後のプラズマアークの
安定性が悪くなり、溶射層の品質が不安定になる。
以上のように本発明によると減圧下で溶射して気孔率を
低くするため■従来のものに比較して耐熱性、耐摩耗性
がよくなる。■アークのジェット流速を高くとれるので
、結合強度を飛躍的に高めることができる。■又剥離や
亀裂を防げ使用寿命が長くなる。■短時間に効率よく高
品質の厚膜をつ（ることができる、などの利点がある。
低くするため■従来のものに比較して耐熱性、耐摩耗性
がよくなる。■アークのジェット流速を高くとれるので
、結合強度を飛躍的に高めることができる。■又剥離や
亀裂を防げ使用寿命が長くなる。■短時間に効率よく高
品質の厚膜をつ（ることができる、などの利点がある。
従ってロケットノズル・タービンブレードなどの耐熱性
向上、ディスクブレード、メカニカルシート、ガイドロ
ーラ、メカニカルシールなどの耐摩耗性向上、又コンデ
ンサーなどの誘電体など幅広く利用できる。
向上、ディスクブレード、メカニカルシート、ガイドロ
ーラ、メカニカルシールなどの耐摩耗性向上、又コンデ
ンサーなどの誘電体など幅広く利用できる。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例１
幅６０ ｍ ｍ ＋厚み７ ｍ ｍ、、長さ１２０＋ｕ
＋のＦｅ合金板の表面をサンドブラストして溶射基材と
した。
＋のＦｅ合金板の表面をサンドブラストして溶射基材と
した。
真空チャンバーに入れＡｒガス圧を８０〜１００ｔｏｒ
ｒとし、溶射距離を４００１１Ｎとした後、予め７００
℃に予熱した。５１０Ａ 、 ５５Ｖｏｌｔの条件で４
８％Ｎｉ −５２％Ｃｒ合金粉をプラズマ溶射した。プ
ラズマガスとしてＡｒとＨ２を用いた。溶射層は緻密で
あり、気孔率は１．６％であった。
ｒとし、溶射距離を４００１１Ｎとした後、予め７００
℃に予熱した。５１０Ａ 、 ５５Ｖｏｌｔの条件で４
８％Ｎｉ −５２％Ｃｒ合金粉をプラズマ溶射した。プ
ラズマガスとしてＡｒとＨ２を用いた。溶射層は緻密で
あり、気孔率は１．６％であった。
得られた試片に、１０５０℃で６０分間〜２５０℃で６
０分間冷却という熱疲労試験を施し、溶射層・結合層の
光学顕微鏡観察をした。
０分間冷却という熱疲労試験を施し、溶射層・結合層の
光学顕微鏡観察をした。
結果を第１表に示す、比較材は大気圧中でＮｉ −５２
％Ｃｒを溶射したもので気孔率は約８％である。
％Ｃｒを溶射したもので気孔率は約８％である。
実施例２
幅５０ｍｍ、厚み３ｍｍ、長さ１５０＋ｍｍの＾５ｔｒ
ｏｌｏｙ合金板の表面を脱脂洗浄後グリッドグラスティ
ング処理して粗面化した。
ｏｌｏｙ合金板の表面を脱脂洗浄後グリッドグラスティ
ング処理して粗面化した。
真空チャンバーに入れ、予め７００℃〜８００℃に加熱
し＾ｒガス圧を５０〜７０ｔｏｒｒに溶射距離を３５０
１１Ｉ１１にして６００Ａ 、 ７０Ｖｏｌｔの条件で
Ｚｒ０＝ ＹｔＯｓセラミック粉をプラズマ溶射した
。プラズマガスはＡｒとＨｅガスを用いた。溶射層は緻
密であり、気孔率は２．２％であった０次に１０００℃
Ｘ ３ ＨＸ １０−’ｔｏｒｒの条件で真空焼結した
のち、１１００℃Ｘ １８００Ｋｇｆ／ａａＸ２Ｈで）
（ＩＰ処理して溶射層の密度、をはゾ１００％にした。
し＾ｒガス圧を５０〜７０ｔｏｒｒに溶射距離を３５０
１１Ｉ１１にして６００Ａ 、 ７０Ｖｏｌｔの条件で
Ｚｒ０＝ ＹｔＯｓセラミック粉をプラズマ溶射した
。プラズマガスはＡｒとＨｅガスを用いた。溶射層は緻
密であり、気孔率は２．２％であった０次に１０００℃
Ｘ ３ ＨＸ １０−’ｔｏｒｒの条件で真空焼結した
のち、１１００℃Ｘ １８００Ｋｇｆ／ａａＸ２Ｈで）
（ＩＰ処理して溶射層の密度、をはゾ１００％にした。
得られた試片に、１１００℃で６０分間〜２５０℃で６
０分間の冷却という熱疲労試験を施し、溶射層・結合層
の光学顕微鏡観察をした。
０分間の冷却という熱疲労試験を施し、溶射層・結合層
の光学顕微鏡観察をした。
結果を第２表に示す、比較材は同材を大気中でプラズマ
溶射したものである。
溶射したものである。
Claims (3)
- （１）金属表面を真空中で予め加熱し、２００ｔｏｒｒ
以下の真空中でプラズマアーク溶射によってセラミック
ス層、金属層セラミックス−金属複合単層ないし多層を
形成し、その気孔率を３％以下にすることを特徴とする
減圧プラズマアーク溶射方法。 - （２）プラズマアーク溶射した後、真空焼結、ＨＩＰ加
工、ＨＰ加工などによって気孔率１％以下にすることを
含む特許請求の範囲第１項記載の減圧プラズマアーク溶
射方法。 - （３）プラズマアーク溶射中に真空度を２０ｔｏｒｒ〜
１５０ｔｏｒｒに維持することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の減圧プラズマアーク溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60129014A JPS61288060A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 減圧プラズマア−ク溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60129014A JPS61288060A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 減圧プラズマア−ク溶射方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288060A true JPS61288060A (ja) | 1986-12-18 |
Family
ID=14999027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60129014A Pending JPS61288060A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 減圧プラズマア−ク溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288060A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487757A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Kanegafuchi Chemical Ind | Production of low hydrogen overvoltage cathode |
| JPH01139749A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-01 | Tocalo Co Ltd | 翼部材の表面処理方法 |
| JPH0243352A (ja) * | 1988-08-03 | 1990-02-13 | Tocalo Co Ltd | 溶融金属浴用部材の製造方法 |
| EP0897020A1 (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-17 | Pyrogenesis Inc. | Near net-shape vps formed multilayered combustion system components and method of forming the same |
| EP1199915A3 (de) * | 2000-10-21 | 2004-04-07 | Hella KG Hueck & Co. | Schaltungsstrukturen auf thermisch gespritzten Schichten |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP60129014A patent/JPS61288060A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487757A (en) * | 1987-09-28 | 1989-03-31 | Kanegafuchi Chemical Ind | Production of low hydrogen overvoltage cathode |
| JPH01139749A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-01 | Tocalo Co Ltd | 翼部材の表面処理方法 |
| JPH0243352A (ja) * | 1988-08-03 | 1990-02-13 | Tocalo Co Ltd | 溶融金属浴用部材の製造方法 |
| EP0897020A1 (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-17 | Pyrogenesis Inc. | Near net-shape vps formed multilayered combustion system components and method of forming the same |
| US6087023A (en) * | 1997-07-29 | 2000-07-11 | Progenesis Inc. | Near net-shape VPS formed multilayered combustion system components and method of forming the same |
| US6296723B1 (en) | 1997-07-29 | 2001-10-02 | Pyrogenesis Inc. | Near net-shape VPS formed multilayered combustion system components and method of forming the same |
| EP1199915A3 (de) * | 2000-10-21 | 2004-04-07 | Hella KG Hueck & Co. | Schaltungsstrukturen auf thermisch gespritzten Schichten |
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