JPS62107084A - 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機
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、特にマニホルドは内面がシリン
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、次いで、前記耐熱波ｒＩＩ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４！
＆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覆層
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、剥離、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？ｉｆｌ’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、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含む保護
材の泥漿を付着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
剥離しやすい。また６０％より高いと塗布作業が困難と
なる。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
０μｍ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，特にジルコニアは熱伝導率が低いので好
ましい。耐火材粉末の粒径は一般に１０〜Ｅ１００μｍ
の範囲が適当である。１０μｍより小さいと粒子間の′
Ｍ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、フリットを少量添加し
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（こ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０．１〜１
．５ｍｍ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、避けるべきである。好ましくは、層
を室温で自然乾燥し、しかる後陣々に温度を上げる。例
えば自然乾燥後、５０℃に１時間保持し、次に１００℃
に１時間保持する。さらに安定性向上のためには、３０
０℃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
同一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＃Ｊ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。充分な断熱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。耐火層はまず無機質結合剤溶液を旋
回送給管より送給して付着させ、直ちに耐火材粉末を旋
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　、５　ｍ　ｍ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、保護層は無機質結合剤溶液を含む保護材粉末の
泥漿を付着させ、熱処理により乾燥・固化して保護層を
形成する。

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８００〜１，
０００℃にて５〜１２０分間熱処理してコーティング作
業を完了するものである。

このｆｉ８００℃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
得るが、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／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。

直ちに断熱材として嵩比重０．２、粒径４４〜１’５０
μｍ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、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３
ｍｍ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に上記と同一の無
機質結合剤を送給塗布し、さらに粒径４４〜１５０μｍ
の安定化ジルコニア粒子を散布した後、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層の上に粒径２〜６μｍのアル
ミナに珪酸ソーダ水溶液（珪曹比２．８゜濃度４２ｗｔ
％）を１：１の重量比で加えた泥漿を流すことによって
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炉内で９５０
℃にてし１６．５時間熱処理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
スによる加熱と大気による冷却を１００回繰り返したが
コーティング層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
一段階として珪曹比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
スト社製Ｈ，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０゜５ｍｍの耐火層を形成した
。

第三段階として、上記耐火層の上に粒径２〜６μｍのア
ルミナに珪酸ソーダ水溶液（珪曹比２．８、濃度４２ｗ
ｔ％）を１：１の重量比で加えた泥漿を流すことにより
０　、２　ｍ　ｍ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と同一方法で加熱処理してコーティン
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
スによる加熱と大気による冷却を１００回繰り返したが
コーティング層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、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熱材粉末や耐火材粉
末を旋回気流とともに送給して付着させることにより、
耐火断熱層及び耐火層を形成するので、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。

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り、泥漿により
薄く施工する。

また結合剤溶液、耐火断熱材、耐火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
グ層を得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含む保護材
   の泥漿を付着して保護層を形成し８００〜１，０００℃
   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。