JPS6389679A - 厚肉セラミツクコ−テイング方法 - Google Patents
厚肉セラミツクコ−テイング方法Info
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- JPS6389679A JPS6389679A JP23377986A JP23377986A JPS6389679A JP S6389679 A JPS6389679 A JP S6389679A JP 23377986 A JP23377986 A JP 23377986A JP 23377986 A JP23377986 A JP 23377986A JP S6389679 A JPS6389679 A JP S6389679A
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- metal wall
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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
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、テルミット反応を利用して直管や曲す管など
の金属管状体の内壁あるいはコーティングを必要とする
金属表面に厚肉のセラミック層を簡単に形成する方法の
改良に係わり、特に反応の継続中に金属壁を外部より冷
却することにより。
の金属管状体の内壁あるいはコーティングを必要とする
金属表面に厚肉のセラミック層を簡単に形成する方法の
改良に係わり、特に反応の継続中に金属壁を外部より冷
却することにより。
融点の低い金属の表面あるいは冷却しない場合には溶け
落ちてしまうような薄肉の金属表面にセラミックコーテ
ィングを行う方法に関するものである。
落ちてしまうような薄肉の金属表面にセラミックコーテ
ィングを行う方法に関するものである。
従来の技術
従来、各種流体の輸送管や配管あるいは化学反応用管体
などにおける耐食性、耐摩耗性、耐熱性断熱性などを向
上させるために、その内側にセラミックス層を設けるこ
とが知られている。このような管内壁にセラミックス層
を設けるコーティング手段として従来種々の方法が実施
されてきた。
などにおける耐食性、耐摩耗性、耐熱性断熱性などを向
上させるために、その内側にセラミックス層を設けるこ
とが知られている。このような管内壁にセラミックス層
を設けるコーティング手段として従来種々の方法が実施
されてきた。
特に最近ではその好適なコーティング手段として直管や
曲り管等の異形管、任意の曲率を持った金属表面にセラ
ミックコーティングを可能とした方法（特開昭１３１−
７８８８１号公報）が提案されている。
曲り管等の異形管、任意の曲率を持った金属表面にセラ
ミックコーティングを可能とした方法（特開昭１３１−
７８８８１号公報）が提案されている。
発明が解決しようとする問題点
テルミット反応によって生じる融成物液面と金属内壁面
との間に厚肉セラミック層を形成させる方法において、
セラミック層は反応界面が降下する際に融成物が金属内
壁面に接触した部分で凝固することによって形成される
０反応系により異なるが融成物の温度は３０００℃以上
となるので金属壁の融点を大きく超える。このような状
況で金属壁が溶け落ちない理由は、金属壁表面に凝固し
たセラミック層が断熱材として働いているためである。
との間に厚肉セラミック層を形成させる方法において、
セラミック層は反応界面が降下する際に融成物が金属内
壁面に接触した部分で凝固することによって形成される
０反応系により異なるが融成物の温度は３０００℃以上
となるので金属壁の融点を大きく超える。このような状
況で金属壁が溶け落ちない理由は、金属壁表面に凝固し
たセラミック層が断熱材として働いているためである。
金属壁の温度は反応界面が通過した直後より上昇し始め
ることが確認されている。また、金属壁の肉厚が薄いと
コーティングされたセラミックスの筒を残して金属は溶
け落ちてしまう０例えばＡＩとＦｅ３Ｏ４を定比組成で
混合したテルミツト剤を用いて３インチ径の炭素鋼鋼管
の肉厚を変化させた実験では、肉厚２ｍｍで金属壁が溶
け落ち肉厚３■で部分的に金属壁に穴が開いた。
ることが確認されている。また、金属壁の肉厚が薄いと
コーティングされたセラミックスの筒を残して金属は溶
け落ちてしまう０例えばＡＩとＦｅ３Ｏ４を定比組成で
混合したテルミツト剤を用いて３インチ径の炭素鋼鋼管
の肉厚を変化させた実験では、肉厚２ｍｍで金属壁が溶
け落ち肉厚３■で部分的に金属壁に穴が開いた。
テルミット反応を利用して厚肉のセラミックコーティン
グを行う前記方法においては、金属であれば特にコーテ
ィングの対象に限定はない、しかし炭素鋼よりも融点の
低い金属をコーティング対象に選んだ場合、あるいは薄
肉の金属壁にコーティングする場合には金属壁が溶け落
ちないように工夫する必要がある。
グを行う前記方法においては、金属であれば特にコーテ
ィングの対象に限定はない、しかし炭素鋼よりも融点の
低い金属をコーティング対象に選んだ場合、あるいは薄
肉の金属壁にコーティングする場合には金属壁が溶け落
ちないように工夫する必要がある。
本発明の目的は、テルミット反応を利用して厚肉のセラ
ミックコーティングを行う前記方法において、金属壁が
溶け落ちないような方法を提供することを目的とする。
ミックコーティングを行う前記方法において、金属壁が
溶け落ちないような方法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段
前記したように、セラミック層は反応界面が降下する際
に融成物が金属内壁面に接触した部分で凝固することに
よって形成され、金属壁の温度は反応界面が通過した直
後より上昇し始めることが確認されている。また、金属
壁の肉厚が薄いとコーティングされたセラミックスの簡
を残して金属は溶け落ちてしまう０例えばＡＩとＦｅ３
Ｏ４を定比組成で混合したテルミツト剤を用いて３イン
チ径の炭素鋼鋼管の肉厚を変化させた実験では肉厚２■
■で金属壁が溶け落ち肉厚３１履で部分的に金属壁に穴
が開いた。これらの研究結果から金属壁の肉厚限界は次
のような熱収支を考えることによって理論計算で求める
ことができる。
に融成物が金属内壁面に接触した部分で凝固することに
よって形成され、金属壁の温度は反応界面が通過した直
後より上昇し始めることが確認されている。また、金属
壁の肉厚が薄いとコーティングされたセラミックスの簡
を残して金属は溶け落ちてしまう０例えばＡＩとＦｅ３
Ｏ４を定比組成で混合したテルミツト剤を用いて３イン
チ径の炭素鋼鋼管の肉厚を変化させた実験では肉厚２■
■で金属壁が溶け落ち肉厚３１履で部分的に金属壁に穴
が開いた。これらの研究結果から金属壁の肉厚限界は次
のような熱収支を考えることによって理論計算で求める
ことができる。
金属壁はコーティングされたセラミック層の凝固潜熱と
顕熱を吸収してその結果上昇した温度が金属の融点に達
すると金属は溶け落ちる。すなわち、金属壁の肉厚限界
はセラミック層の持つ熱量が金属壁を融点まで上昇させ
る熱量と等しくなる時の肉厚に相当するという考え方で
ある。
顕熱を吸収してその結果上昇した温度が金属の融点に達
すると金属は溶け落ちる。すなわち、金属壁の肉厚限界
はセラミック層の持つ熱量が金属壁を融点まで上昇させ
る熱量と等しくなる時の肉厚に相当するという考え方で
ある。
ここでｔ（Ｆｅ）は金属壁の肉厚、ρ（Ｆｅ）は金属の
密度、）Ｉ（Ｆｅ）は金属の原子量、 Ｃｐ（Ｆｅ）は
金属の比熱ｔ（ｃｅｒａ■）はコーティングされたセラ
ミックスの肉厚、 ｐ （ｃｅｒａｍ）はセラミックス
の密度Ｍ（ｃｅｒａｍ）はセラミックスの分子量、 Ｏ
ｐ（ｓ−ｃｅｒａｍ）は固体セラミックスの比熱、Ｃｐ
（１−ｃｅｒａｍ）は溶融セラミックスの比熱、ΔＨｆ
はセラミックスの凝固潜熱、 ＴＩは初期温度、 Ｔ２
は最終平衡温度、 Ｔｍはセラミックスの融点９丁膳龜
！は断熱系で計算した場合のセラミックスの最高到達温
度である０例えば、ＴＩを２９８Ｋ 、 丁２を１０８
０に、ｔ（ｃｅｒａｍ）を０．！７ｃｍ＋Ｔｌｅａ！を
３５１７に、 ｐ （Ｆｅ）を７．８７ｇ／ｃｍ３．
ｐ （ａｅｒａｌｌ）をアルミナの密度３．９７ｇ／
ｃｍ３ 、Ｍ（Ｆｅ）を５５．８４７．Ｍ（ｃｅｒａｍ
）をアルミナの分子量１０２として計算すると、ｔ（Ｆ
ｅ）は２．８ｍ＋＊となる。この値は肉厚２ｍｍで金属
壁が溶け落ち肉厚３ｍｍで部分的に金属壁に穴が開いた
結果と符合する。同様に他の金属で肉厚限界を計算する
と表１のようになる。したがって、金属壁に用いる金属
を選定する時に金属壁の厚さを肉厚限界以上にするか、
あるいは本発明方法に従って金属壁を冷却しながら反応
を進めるかを決定しなければならない、ただし、金属壁
を冷却しながら反応を進める前記方法においては金属壁
が加熱されて熱膨張しコーティングセラミック層との接
合強度に問題を生じる恐れがないと同時に、冷却しない
場合には溶け落ちてしまうような金属の表面にもセラミ
ック層の形成が可能となる。金属壁の熱容量が大きくて
温度が上昇しないような場合には、あえて冷却操作を行
う必要はない。
密度、）Ｉ（Ｆｅ）は金属の原子量、 Ｃｐ（Ｆｅ）は
金属の比熱ｔ（ｃｅｒａ■）はコーティングされたセラ
ミックスの肉厚、 ｐ （ｃｅｒａｍ）はセラミックス
の密度Ｍ（ｃｅｒａｍ）はセラミックスの分子量、 Ｏ
ｐ（ｓ−ｃｅｒａｍ）は固体セラミックスの比熱、Ｃｐ
（１−ｃｅｒａｍ）は溶融セラミックスの比熱、ΔＨｆ
はセラミックスの凝固潜熱、 ＴＩは初期温度、 Ｔ２
は最終平衡温度、 Ｔｍはセラミックスの融点９丁膳龜
！は断熱系で計算した場合のセラミックスの最高到達温
度である０例えば、ＴＩを２９８Ｋ 、 丁２を１０８
０に、ｔ（ｃｅｒａｍ）を０．！７ｃｍ＋Ｔｌｅａ！を
３５１７に、 ｐ （Ｆｅ）を７．８７ｇ／ｃｍ３．
ｐ （ａｅｒａｌｌ）をアルミナの密度３．９７ｇ／
ｃｍ３ 、Ｍ（Ｆｅ）を５５．８４７．Ｍ（ｃｅｒａｍ
）をアルミナの分子量１０２として計算すると、ｔ（Ｆ
ｅ）は２．８ｍ＋＊となる。この値は肉厚２ｍｍで金属
壁が溶け落ち肉厚３ｍｍで部分的に金属壁に穴が開いた
結果と符合する。同様に他の金属で肉厚限界を計算する
と表１のようになる。したがって、金属壁に用いる金属
を選定する時に金属壁の厚さを肉厚限界以上にするか、
あるいは本発明方法に従って金属壁を冷却しながら反応
を進めるかを決定しなければならない、ただし、金属壁
を冷却しながら反応を進める前記方法においては金属壁
が加熱されて熱膨張しコーティングセラミック層との接
合強度に問題を生じる恐れがないと同時に、冷却しない
場合には溶け落ちてしまうような金属の表面にもセラミ
ック層の形成が可能となる。金属壁の熱容量が大きくて
温度が上昇しないような場合には、あえて冷却操作を行
う必要はない。
発明の効果
本発明方法に従えば９反応の継続中に金属壁を外部より
冷却することにより融点の低い金属表面あるいは冷却し
ない場合には溶け落ちてしまうような薄肉の金属表面に
セラミックコーティングを行うことができるため２本発
明方法による改善は極めて実用性に優れたものである。
冷却することにより融点の低い金属表面あるいは冷却し
ない場合には溶け落ちてしまうような薄肉の金属表面に
セラミックコーティングを行うことができるため２本発
明方法による改善は極めて実用性に優れたものである。
実施例
次に実施例によって本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
ＡＩ粉末３９ｇ、 Ｆｅ３Ｏ４粉末１２５ｇを混合し、
内径３８厘層、管長１２０ｍ腫、肉厚３璽麿の鋼管内に
均一に加圧充填した。充填密度は１２ｇ／ｃ脂３である
。この鋼管の壁を冷却するために鋼管を覆うように水冷
治具を取りつけ、下部から余分な反応物が容易に排出さ
れるように空中に保持した後、上部にニクロム線によっ
て着火した。 反応は鋼管内をゆっくりと降下し下部に
達すると余分な融成物は流出した。
内径３８厘層、管長１２０ｍ腫、肉厚３璽麿の鋼管内に
均一に加圧充填した。充填密度は１２ｇ／ｃ脂３である
。この鋼管の壁を冷却するために鋼管を覆うように水冷
治具を取りつけ、下部から余分な反応物が容易に排出さ
れるように空中に保持した後、上部にニクロム線によっ
て着火した。 反応は鋼管内をゆっくりと降下し下部に
達すると余分な融成物は流出した。
冷却を待ちセラミックスのコーティングを完了した。得
られたコーテイング管のセラミックス層の厚さは２．５
層層であり、鋼管内に一様にコーティングされていた。
られたコーテイング管のセラミックス層の厚さは２．５
層層であり、鋼管内に一様にコーティングされていた。
実施例２
ＡＩ粉末３５ｇ、 Ｆｅ５ｅｓ粉末１１２８を混合し、
内径３８■、管長１２０＋ｕ＋、肉厚３．５蓋■ の５
ＵＳ３０４製のステンレス鋼管内に均一に加圧充填した
。充填密度は１ 、２ｇ／ｃ膳３である。このステンレ
ス管の壁を冷却するためにステンレス管を覆うように水
冷治具を取りつけ、下部から余分な反応物が容易に排出
されるように空中に保持した後、上部にニクロム線によ
って着火した０反応はステンレス管内をゆっくりと降下
し下部に達すると余分な融成物は流出した。冷却を待ち
セラミックスのコーティングを完了した。得られたコー
テイング管のセラミックス層の厚さは２腸層であり、ス
テンレス管内に一様にコーティングされていた。
内径３８■、管長１２０＋ｕ＋、肉厚３．５蓋■ の５
ＵＳ３０４製のステンレス鋼管内に均一に加圧充填した
。充填密度は１ 、２ｇ／ｃ膳３である。このステンレ
ス管の壁を冷却するためにステンレス管を覆うように水
冷治具を取りつけ、下部から余分な反応物が容易に排出
されるように空中に保持した後、上部にニクロム線によ
って着火した０反応はステンレス管内をゆっくりと降下
し下部に達すると余分な融成物は流出した。冷却を待ち
セラミックスのコーティングを完了した。得られたコー
テイング管のセラミックス層の厚さは２腸層であり、ス
テンレス管内に一様にコーティングされていた。
実施例３
ＡＩ粉末３４ｇ、 Ｆｅ５ｓ４粉末１０９ｇを混合し、
内径３５．５ｍｍ、管長１２０ｍｍ、 肉厚４ｍｍ
（７） Ｃｕ−Ｚｎ合金（黄銅）製の管内に均一に加
圧充填した。 充填密度は１．２ｇ／ｃ層３である。こ
の黄銅管の壁を冷却するために黄銅管を覆うように水冷
治具を取りつけ。
内径３５．５ｍｍ、管長１２０ｍｍ、 肉厚４ｍｍ
（７） Ｃｕ−Ｚｎ合金（黄銅）製の管内に均一に加
圧充填した。 充填密度は１．２ｇ／ｃ層３である。こ
の黄銅管の壁を冷却するために黄銅管を覆うように水冷
治具を取りつけ。
下部から余分な反応物が容易に排出されるように空中に
保持した後、上部にニクロム線によって着火した０反応
は黄銅管内をゆっくりと降下し下部に達すると余分な融
成物は流出した。冷却を待ちセラミックスのコーティン
グを完了した。得られたコーテイング管のセラミックス
層の厚さは３ｍｌであり、黄銅管内に一様にコーティン
グされていた。
保持した後、上部にニクロム線によって着火した０反応
は黄銅管内をゆっくりと降下し下部に達すると余分な融
成物は流出した。冷却を待ちセラミックスのコーティン
グを完了した。得られたコーテイング管のセラミックス
層の厚さは３ｍｌであり、黄銅管内に一様にコーティン
グされていた。
表１
特許出願人 工業技術院長 飯 塚 幸 三１” ”
’４’ｊ”Ｔ” ｊｊ ｊ門−手続補正書肪式〕 昭和６２年 ８月 日 昭和６１年特許願第２３３７７９号 ２、発明の名称 厚肉セラミックコーティング方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４） 工業技術院長 飯 塚 幸 三４、指
定代理人 ６、補正により増加する発明の数 ０７、補正の対象
願書及び明細書８、補正の内容
’４’ｊ”Ｔ” ｊｊ ｊ門−手続補正書肪式〕 昭和６２年 ８月 日 昭和６１年特許願第２３３７７９号 ２、発明の名称 厚肉セラミックコーティング方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区霞が関１丁目３番１号 （１１４） 工業技術院長 飯 塚 幸 三４、指
定代理人 ６、補正により増加する発明の数 ０７、補正の対象
願書及び明細書８、補正の内容
Claims (1)
- １ 金属管状体中空部に強還元性元素と金属酸化物の粉
末混合物を加圧充填したのち、充填物の上部を加熱して
反応を開始させるとともに姿勢を制御しながら反応によ
って生じる融成物液面と金属内壁面との間に厚肉セラミ
ック層を形成させる方法において、反応の継続中に金属
壁を外部より冷却することにより融点の低い金属の表面
あるいは冷却しない場合には溶け落ちてしまうような薄
肉の金属表面にセラミックコーティングを行うことを特
徴とする厚肉セラミックコーティング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23377986A JPS6389679A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | 厚肉セラミツクコ−テイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23377986A JPS6389679A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | 厚肉セラミツクコ−テイング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6389679A true JPS6389679A (ja) | 1988-04-20 |
Family
ID=16960436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23377986A Pending JPS6389679A (ja) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | 厚肉セラミツクコ−テイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6389679A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022534522A (ja) * | 2019-05-28 | 2022-08-01 | アドバンスド・マテリアル・ソリューションズ・ベー・フェー | 耐食性合金クラッド金属パイプの製造プロセス |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5912726A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-23 | ドリンガ− コ−ポレ−シヨン | モジユラ−スピンフイルタ− |
-
1986
- 1986-10-01 JP JP23377986A patent/JPS6389679A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5912726A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-23 | ドリンガ− コ−ポレ−シヨン | モジユラ−スピンフイルタ− |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022534522A (ja) * | 2019-05-28 | 2022-08-01 | アドバンスド・マテリアル・ソリューションズ・ベー・フェー | 耐食性合金クラッド金属パイプの製造プロセス |
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