JPS62107077A - 排気系機器の内面コ−テイング法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は断熱性、耐火性並びに耐水性に優れた排気系Ｍ
＆器の内面コーティング法に関する。

［従来の技術〕 内燃機関の排気系機器、特にマニホルドの内面はシリン
ダーより排出される高温、高圧の燃焼ガスに接するため
、その影響を強く受け、長時間使用することができない
難点があり、又断熱性が小さい欠点があった。

特開昭５８−９９１８０号は排気マニホルド等の内燃機
関用排気ガス系機器の内面に耐火断熱コーティングを施
こす方法を開示している。この方法は、高熱の排気ガス
に接する金属製機器本体の内面に耐火物原料粒子と無機
質結合材とフリットの混和物よりなる泥漿を付着させて
耐熱被覆層を形成し、続いて、該耐熱被覆層が湿潤状態
にある間にその表面に耐火断熱材粒子を付着させて耐火
断熱層を形成し１次いで、前記耐熱被覆層を固化させた
うえ該耐火断熱層の表面に耐火物原料粒子と無機質結合
材とフリッ１−の混和物よりなる泥漿を付着させて耐熱
被覆層を形成させることを特徴とし、必要に応じて前記
外層の耐熱被覆層の表面に前記耐火断熱層と同村の耐火
断熱層および前記耐熱被覆層と同材の耐熱被ｒＩＩ層を
順次反復して所要層形成させるものである。この方法に
より、耐熱被覆層と耐火断熱層と耐熱被覆層との三層が
一体化して積層されたコーティングが形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記方法においてはコーティング材料を
泥漿状にしてコーティングするため、被覆層中の水分量
が比較的多くならざるを得す、乾燥時に亀裂が生じ、ま
た熱処理時の収縮が大きく。

剥は、破損が起こりがちである。また高温の排気ガスに
より急激に加熱される際にも熱衝愁により亀裂が生じる
おそれが大きい。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、これらの欠点にかんがみ種々研究を重ね
た結果、排気系機器の内面に耐火断熱層と耐火層と保護
層を形成させ、熱処理を行うことにより亀裂・剥離のな
い耐火・断熱・耐水コーティングを形成することができ
ることを発見し、本発明を完成するに至った。

すなわち１本発明の排気系機器の内面コーティング法は
、排気系機器の内面に耐火断熱層及び耐火層及び保護層
を形成する排気系機器の内面コーティング法であって、
排気系機器の一端の開口部に粉状攻いは霧状の材料を旋
回させつつ送給する旋回送給管を接続し、他端の開口部
には吸引管を接続し、上記旋回送給管より無機質結合剤
を送給し、直ちに耐火断熱材を送給して耐火断熱層を形
成し、熱処理により乾燥・固化した後、無機質結合剤を
送給し、直ちに耐火材を送給して耐火層を形成し、熱処
理により＜り燥・固化し、必要に応じて上記耐火断熱層
と耐火層を所望層形成し、次いで無機質結合剤を送給し
、直ちに保護材を送給して保護層を形成し８００〜１，
０００℃にて５〜１２０分間熱処理するものである。

本発明のコーティング法において接着性を付与するため
に使用する無機質結合剤としては、珪酸ソーダ、珪酸カ
リ、珪酸リチュームなどの珪酸塩結合剤、第一リン酸ア
ルミニュウム、第一リン酸カルシウム、第一リン酸マグ
ネシウム、縮合リン酸塩、リン酸等のリン酸系結合剤、
コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルジ
ルコニア等のゾル系結合剤、エチルシリケート等が適当
である。

結合剤は水溶液の形で使用するが、その濃度は２０〜６
０ｗｔ％が好ましい。２０％より低いと接着力が小さく
剥はしやすい。また６０％より高いと塗布作業が困雅と
なるる。より好ましくは２５〜５５ｗｔ％である。

結合剤溶液に、硬化剤を適量添加することもできる。硬
化剤は、結合剤の種類によって異なるがそれぞれ公知の
ものが使用できる。例えば、珪酸塩結合剤に対しては珪
弗化ソーダ、焼成リン酸アルミニウム、ダイカルシウム
シリケート、炭酸ガスなどがある。またリン酸アルミニ
ウムに対してはマグネシア、ライムなどの塩基性酸化物
、カルシウムアルミネート、弗化アンモニウム等がある
。

断熱性を付与するために使用する耐火断熱材はシラスバ
ルーン、発泡シリカ、パーライト等の無機質断熱材であ
る。その粉末の粒径は一般に１０〜５００μｍの範囲が
適当である。１０μｍより小さいと、収縮による亀裂・
剥離を生じるし、５００μｍより大きいと、平滑な皮膜
層を形成しにくい。より好ましい粒径範囲は２０〜２０
０μｒｎである。耐火材としてはパイレックスガラス、
溶融シリカ、コージェライト、シャモット、ムライト、
アルミナ、ジルコン、ジルコニア等の一般的に使用され
るものでよいが、特にジルコニアは熟伝導率が低いので
好ましい。耐火材粉末の粒度は一般に１０〜５００μｍ
の範囲が適当である。１０μｍより小さいと粒子間の凝
集が起こりやすく、平滑な皮膜層を形成しにくいし、高
熱の影響を受けて収縮しやすい。また５００μｍより大
きいと、平滑な皮膜を形成しにくい。より好ましい粒径
範囲は２０〜２００μｍである。

保護材としては、前記の耐火材の１種或いは２種以上が
使用され粒径は２０μｍ以下が適当である。

耐水性をさらに強化するために、フリットを少址添加し
てもよい。

本発明のコーティング法は耐火断熱層を形成する段階と
耐火層を形成する段階と保護層を形成する段階とを有す
る。

耐火断熱層を形成する場合、まず排気系機器の内面に無
機質結合剤溶液を旋回送給し塗布する。

これにより排気系機器の内面は一様に結合剤溶液で濡れ
る。これに耐火断熱材粉末を旋回送給すると遠心力によ
り無機質結合剤溶液に強固に付着し、付着の不充分な粉
末は旋回気流によって吹き飛ばし、均一な耐火断熱層が
形成される。この層の厚さは結合剤溶液の濃度および厚
さにより異なるが、一般にｌｏｏ”ｌ、５００μｍであ
る。

以上の方法により形成した結合剤溶液含浸耐火断熱材粉
末層は、泥漿状にして塗布した層と比較して、水分が非
常に少ない。これは本発明の著しい特徴である。かかる
特徴により、次の熱処理による乾燥・固化工程において
断熱層に亀裂が生じたり層が剥離したりすることはない
。

上記層の熱処理は約３００℃まで除々に加熱することに
より行なう。急激な加熱は層の亀裂や剥離を引き起こす
おそれがあるので、避けるへきである。好ましくは、層
を室温で自然−陀燥し、しかる後除々に温度を上げる。

例えば自然乾燥後、５０℃に１時間保持し１次に１００
℃に１時間保持する。さらに安定性向上のためには、３
００℃まで加熱することが望ましい。

次に、必要とあらば、上記の耐火断熱材層の上にさらに
同様の方法により結合剤溶液を塗布し、耐火断熱材粉末
を付着させ、熱処理により乾燥・固化させる。比較的厚
い耐火断熱層を得るためには、このサイクルを数回繰り
返す。充分な断熟性を確保するためには、耐火断熱層は
１．５ｍｍ以上必要である。

このようにして形成された耐火断熱層の上に耐火層を形
成する必要がある。耐火層はまず無４１ｆｆ結合剤溶液
を旋回送給管より送給して付着させ、耐火材粉末を旋回
送給管より送給し、熱処理により乾燥・固化する工程を
含む方法により形成する。

具体的な条件は、耐火材粉末を使用すること以外耐火断
熱層の形成条件と実質的に同一である。

耐火層は上記工程からなるーサイクルのみで形成するこ
とができるが、必要とあらば数回繰り返してもよい。か
かる方法により０．５ｍｍ以上の耐火層を形成する。

この耐火層の上に最終層である保護層を形成するもので
あるが、保護層はまず無機質結合剤溶液を旋回送給管よ
り送給して付着させ、上記保護材粉末を旋回送給管より
送給し、熱処理により乾燥・固化して保護層を形成する
。この場合、結合剤溶液に保護材粉末を添加して保護材
液として旋回送給管より送給して保護層を形成すること
もできる。

このように耐火断熱層と耐火層と保護層とからなるコー
ティング層を形成した排気系機器を炉内でＳＯＯ〜１，
０００℃に加熱し５〜１２０分間保持してコーティング
作業を完了するものである、この際８００℃より低いと
水ガラスがガラス化しないため完全な保護層が形成され
ず、１，０００℃を超えても何等の効果も期待できず熱
エネルギー的に不利である。最も好ましい温度は８５０
〜９７０℃である。

この熱処理は炉内で加熱する他、排気系機器内に熱風を
通過させる方法でもよい。

また排気系機器の内面が狭く短かい場合には旋回送給管
あるいは吸引管の何れか一方を用いてもコーティングし
４．Ｈ）るが、排気系機器の内面が広く長い場合には旋
回送給管と吸引管の両方を用いると均一なコーテイング
面を得ることができる。

〔実施例〕

本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ 予めＰＨＩＯ〜１１のアルカリ性溶液で脱脂処理を施し
た酸化皮膜を有する鋳鉄製マニホルドの内面に、第一段
階として珪曹比２．９、濃度４５ｗｔ％の珪酸ソーダ水
溶液に硬化剤として焼成リン酸アルミニウム（ヘキスト
社製Ｈ，Ｂハードナー）を１０ｗｔ％添加したものを５
ｋｇ／ａｍ”の空気とともに噴霧状として旋回送給管よ
り送給した。

直ちに断熱材として嵩比重０．２、粒径４４〜１５０μ
ｍのシラスバルーンを旋回送給管より送給した。

シラスバルーンが充分に付着した後、室温で１時間保持
し１次に５０℃に昇温しで１時間保持し。

さらに１００℃に昇温しで１時間保持し、最後に３００
℃に昇温しで１時間保持した。この熱処理により耐火断
熱層を完全に固化した。このプロセスをさらに２回繰り
返し、厚さ３ｍｍの耐火断熱層を形成した。

第二段階として上記の耐火断熱層の上レヒ上記と同一の
無機質結合剤を送給塗布し、さらに粒径４４〜ｌ　５’
　０μｍの安定化ジルコニア４′＋χ子を散酊した後、
上記と同一の熱処理を行ない、厚さ０．５ｍｍの耐火層
を形成した。

第三段階として上記耐火ｍの上に珪・Ｕ比２．８、濃度
４２ｗｔ％の珪酸ソーダ水溶液を５ｋｇ／ｃｍ２の空気
とともに噴霧状として旋回送給管より送給した後、直ち
に粒系２〜６μｍのアルミナを旋回送給管より送給して
０．２ｍｍの保思層を形成した。

このように耐火断熱層と耐火層と保思層を形成せるマニ
ホルドを炉内で９５０℃に加熱し１．５時間保持してコ
ーティング作業を完了した。

得られたマニホルドのコーティング層には全く亀裂は見
られず、またマニホルドに対して１，０００℃の燃焼ガ
スによる加熱と冷却を繰り返したがコーティングの亀裂
や剥離は全く見られなかった。

実施例２ あらかじめＰＨＩＯ〜１１のアルカリ性溶液で脱脂処理
を施した酸化皮膜を有する鋳鉄製マニホルドの内面に第
一段階として珪・Ｕ比３．０、濃度４０ｗｔ％の珪酸ソ
ーダ水溶液に硬化剤として焼成リン酸アルミニウム（ヘ
キスト社ｆｉ）ｆ、Ｂハードナー）を８ｗｔ％添加した
ものを旋回送給管より送給した。直ちに断熱材として嵩
比重０．２２、粒径４４〜１５０μｍのパーライトを旋
回送給管より送給した。実施例１と同じ方法により熱処
理を施し、耐火断熱層を完全に固化した。このプロセス
をさらに２回繰り返し厚さ３ｍｍの耐火断熱層を形成し
た。

第二段階として、上記耐火断熱層の上に上記と同一の無
機質結合剤を旋回送給管より送給しさらに粒径４４〜１
５０μｍの安定化ジルコニア粒を散布した後、上記と同
一の熱処理を行ない厚さ５００μｍの耐火層を形成した
。

第二段階として、上記耐火層の上に珪曹比２゜８、濃度
４２ｗｔ％の珪酸ソーダ水溶液を５ｋｇ／ｃｍ２の空気
ともに噴霧状として旋回送給管より送給した後、直ちに
粒径２〜６μｍのアルミナを旋回送給管より送給して０
．２ｍｍの保護層を形成した。

このように耐火断熱層と耐火層と保護層を形成せるマニ
ホルドを実施例１と同一方法で加熱保持してコーティン
グ作業を完了した。

得られたマニホルドのコーティング層には全く亀裂は見
られず、またマニホルドに対して１．Ｏｏｏ’ｃの燃焼
ガスによる加熱と冷却を繰り返したがコーティングの亀
裂や剥離は全く見られなかった。

本実施例はマニホルドについて述べたが１本発明はこれ
に限定されるものではなく、ボートライナー、タービン
ハウジングなど排気系機器のコーティング層形成に応用
できるものである。

〔発明の効果〕

本発明の方法は結合剤溶液に耐火断熟材粉末や耐火材粉
末、あるいは保護材を旋回気流とともに送給して付着さ
せることにより、耐火断熱層、耐火居、保護層を形成す
るので、乾燥・固化後も亀裂や剥離が生ぜず、また高温
ガスによる加熱と冷却のサイクルを繰り返しても亀裂や
剥離を起さないｊ 最終層である保護層は粒径が２０μｍ以下と微細なため
緻密質となり燃料であるガソリンが燃焼した際に分解生
成される水分が寒冷地などで凝縮し耐火層、断熱層への
浸透を防止する他、マニホルドの内面を滑らかにし流気
抵抗を減少せしめるために設けた層である。

また結合剤溶液、耐火断熱材、耐火材、保護材は旋回送
給管および吸引管により旋回気流で送給。

吸引されるので、むらのない均一なコーティング層を得
ることができ数回のコーティングを繰り返すことにより
所望厚さのコーティング層をｔ：Ｉることができるもの
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気系機器の内面に耐火断熱層及び耐火層及び保護層を
   形成する排気系機器の内面コーティング法において、排
   気系機器の一端の開口部に粉状或いは霧状の材料を旋回
   させつつ送給する旋回送給管を接続し、他端の開口部に
   は吸引管を接続し、上記旋回送給管より無機質結合剤を
   送給し、直ちに耐火断熱材を送給して耐火断熱層を形成
   し、熱処理により乾燥・固化した後、無機質結合剤を送
   給し、直ちに耐火材を送給して耐火層を形成し、熱処理
   により乾燥・固化し、必要に応じて上記耐火断熱層と耐
   火層を所望層形成し、次いで無機質結合剤を送給し、直
   ちに保護材を送給して保護層を形成し８００〜１，００
   ０℃にて５〜１２０分間熱処理することを特徴とする排
   気系機器の内面コーティング法。