JP3501194B2 - 溶射方法 - Google Patents
溶射方法Info
- Publication number
- JP3501194B2 JP3501194B2 JP09052396A JP9052396A JP3501194B2 JP 3501194 B2 JP3501194 B2 JP 3501194B2 JP 09052396 A JP09052396 A JP 09052396A JP 9052396 A JP9052396 A JP 9052396A JP 3501194 B2 JP3501194 B2 JP 3501194B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermal
- thermal spray
- coating
- spray coating
- blast
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，基材の表面に金属，セラミック
等の溶射材料を溶射する方法に関する。
等の溶射材料を溶射する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】例えば，耐摩耗性等に優れた材料を得るた
めに，基材表面に対して金属，セラミック等よりなる耐
摩耗性等に優れた溶射材料により溶射皮膜を形成し，基
材表面を改質する方法がある。この場合，溶射皮膜は，
通常１００〜５００μｍの厚みに形成される。
めに，基材表面に対して金属，セラミック等よりなる耐
摩耗性等に優れた溶射材料により溶射皮膜を形成し，基
材表面を改質する方法がある。この場合，溶射皮膜は，
通常１００〜５００μｍの厚みに形成される。
【０００３】従来，基材に対して溶射処理を行う方法と
しては，溶射ガンを用いて，溶融状態の粒子状溶射材料
（溶射粒子）を基材表面上に噴射し，該基材表面上に積
層した溶射材料を凝固させることにより溶射皮膜を形成
する方法が知られている。この方法において上記１００
〜５００μｍの厚みの皮膜を得るためには，通常複数回
溶射処理を行うことにより皮膜厚みを確保する。
しては，溶射ガンを用いて，溶融状態の粒子状溶射材料
（溶射粒子）を基材表面上に噴射し，該基材表面上に積
層した溶射材料を凝固させることにより溶射皮膜を形成
する方法が知られている。この方法において上記１００
〜５００μｍの厚みの皮膜を得るためには，通常複数回
溶射処理を行うことにより皮膜厚みを確保する。
【０００４】
【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の溶
射方法においては，次の問題がある。即ち，上記従来の
溶射方法により得られた溶射皮膜は，例えば早期に亀裂
或いは剥離を引き起こし，十分な表面改質効果を発揮し
得ない場合がある。これは次の原因によると考えられ
る。
射方法においては，次の問題がある。即ち，上記従来の
溶射方法により得られた溶射皮膜は，例えば早期に亀裂
或いは剥離を引き起こし，十分な表面改質効果を発揮し
得ない場合がある。これは次の原因によると考えられ
る。
【０００５】即ち，基材上に溶射された溶射材料は，基
材への放熱等により急激に冷却され，凝固する。このと
き溶射材料は，凝固収縮を引き起こす。そのため，形成
された溶射皮膜内部には，上記凝固収縮による応力によ
って，引っ張り方向の残留応力が生じる。それ故，溶射
皮膜自体の強度等の特性が低下すると共に，溶射皮膜と
基材との密着力が低下すると考えられる。
材への放熱等により急激に冷却され，凝固する。このと
き溶射材料は，凝固収縮を引き起こす。そのため，形成
された溶射皮膜内部には，上記凝固収縮による応力によ
って，引っ張り方向の残留応力が生じる。それ故，溶射
皮膜自体の強度等の特性が低下すると共に，溶射皮膜と
基材との密着力が低下すると考えられる。
【０００６】さらには，大気雰囲気中において複数回の
溶射により溶射皮膜を層状に積み重ねる場合には，各層
の皮膜表面が皮膜形成の過程で酸化する。そのため，各
層間に酸化物を挟み込んだ状態で溶射皮膜が形成され
る。それ故，積層され形成された溶射皮膜内部の密着性
等に問題が生じ，溶射皮膜自体の強度等の特性が一層低
下すると考えられる。
溶射により溶射皮膜を層状に積み重ねる場合には，各層
の皮膜表面が皮膜形成の過程で酸化する。そのため，各
層間に酸化物を挟み込んだ状態で溶射皮膜が形成され
る。それ故，積層され形成された溶射皮膜内部の密着性
等に問題が生じ，溶射皮膜自体の強度等の特性が一層低
下すると考えられる。
【０００７】このような問題に対し，溶射皮膜と基材と
の密着力を向上する方法として，溶射処理を行う前に，
予め基材に対して小さなブラスト粒子を高速で衝突させ
るブラスト処理を行ない，これにより，溶射前の基材表
面の表面粗さを粗くして基材表面を活性化する方法が知
られている。
の密着力を向上する方法として，溶射処理を行う前に，
予め基材に対して小さなブラスト粒子を高速で衝突させ
るブラスト処理を行ない，これにより，溶射前の基材表
面の表面粗さを粗くして基材表面を活性化する方法が知
られている。
【０００８】しかしながら，この方法によれば，基材と
溶射皮膜との密着力が若干向上するものの，上記と同様
に溶射皮膜内に引っ張り残留応力が生じる。また，皮膜
内部に酸化物層が存在することにより溶射皮膜自体の強
度等の特性が低くなる。そのため，結果的に耐摩耗性等
の表面改質効果が少ないという問題がある。
溶射皮膜との密着力が若干向上するものの，上記と同様
に溶射皮膜内に引っ張り残留応力が生じる。また，皮膜
内部に酸化物層が存在することにより溶射皮膜自体の強
度等の特性が低くなる。そのため，結果的に耐摩耗性等
の表面改質効果が少ないという問題がある。
【０００９】また，溶射皮膜の特性を向上させる方法と
して，減圧雰囲気中において溶射を行う方法がある。し
かし，この方法の場合には，減圧雰囲気を形成するため
にコストが増加し，生産性も低下するという問題があ
る。そのため，実生産に適用するメリットは低い。
して，減圧雰囲気中において溶射を行う方法がある。し
かし，この方法の場合には，減圧雰囲気を形成するため
にコストが増加し，生産性も低下するという問題があ
る。そのため，実生産に適用するメリットは低い。
【００１０】また，別の方法としては，例えば特開平６
−１３６５０４号公報に示されるごとく，溶射ガンと同
期して溶射直前に溶射面を順次ブラスト処理する方法が
ある。この方法においては，基材表面を活性化すること
ができると共に，基材表面への跳ね返り溶射粒子の付着
という問題を解決することができ，溶射皮膜の特性を若
干改善することができる。しかしながら，根本的に上記
引っ張り残留応力の問題は解消されない。
−１３６５０４号公報に示されるごとく，溶射ガンと同
期して溶射直前に溶射面を順次ブラスト処理する方法が
ある。この方法においては，基材表面を活性化すること
ができると共に，基材表面への跳ね返り溶射粒子の付着
という問題を解決することができ，溶射皮膜の特性を若
干改善することができる。しかしながら，根本的に上記
引っ張り残留応力の問題は解消されない。
【００１１】さらに別の方法としては，例えば特開昭５
４−１６３４１号公報に示されるごとく，不活性ガス雰
囲気中において溶射と同時にショットピーニング処理を
行う方法が提案されている。この方法によれば，形成さ
れつつある溶射皮膜に対して熱間加工処理が施され，上
記引っ張り残留応力の低減にある程度効果があり，溶射
皮膜の特性を若干改善することができる。しかしなが
ら，この場合には，溶射粒子が溶融状態で基材に衝突す
るのと同時にピーニング粒子も衝突するため，ピーニン
グ粒子が溶射皮膜内へ侵入し易いという問題があり，こ
れによる皮膜特性の低下を避けられない。
４−１６３４１号公報に示されるごとく，不活性ガス雰
囲気中において溶射と同時にショットピーニング処理を
行う方法が提案されている。この方法によれば，形成さ
れつつある溶射皮膜に対して熱間加工処理が施され，上
記引っ張り残留応力の低減にある程度効果があり，溶射
皮膜の特性を若干改善することができる。しかしなが
ら，この場合には，溶射粒子が溶融状態で基材に衝突す
るのと同時にピーニング粒子も衝突するため，ピーニン
グ粒子が溶射皮膜内へ侵入し易いという問題があり，こ
れによる皮膜特性の低下を避けられない。
【００１２】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，溶射皮膜と基材との密着力及び溶射皮膜
自体の特性に優れ，十分な表面改質効果を発揮し得る，
溶射方法を提供しようとするものである。
されたもので，溶射皮膜と基材との密着力及び溶射皮膜
自体の特性に優れ，十分な表面改質効果を発揮し得る，
溶射方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題の解決手段】請求項１の発明は，複数回の溶射に
より溶射皮膜を層状に積み重ねる溶射方法であって，基
材の表面に溶射粒子を溶射して上記溶射皮膜を形成し，
次いで，該溶射皮膜の表面をブラスト粒子によりブラス
ト処理し，その後，該ブラスト処理を施した上記溶射皮
膜の表面に，上記溶射と上記ブラスト処理を複数回繰り
返し行い，かつ，上記ブラスト処理は，上記溶射皮膜の
温度が上記溶射粒子の最終凝固温度（摂氏）の２５〜９
９％の範囲内にある間に行うことを特徴とする溶射方法
にある。
より溶射皮膜を層状に積み重ねる溶射方法であって，基
材の表面に溶射粒子を溶射して上記溶射皮膜を形成し，
次いで，該溶射皮膜の表面をブラスト粒子によりブラス
ト処理し，その後，該ブラスト処理を施した上記溶射皮
膜の表面に，上記溶射と上記ブラスト処理を複数回繰り
返し行い，かつ，上記ブラスト処理は，上記溶射皮膜の
温度が上記溶射粒子の最終凝固温度（摂氏）の２５〜９
９％の範囲内にある間に行うことを特徴とする溶射方法
にある。
【００１４】本発明において最も注目すべきことは，上
記溶射皮膜を形成した後，該溶射皮膜の表面に対して，
上記ブラスト処理を行うことである。上記溶射処理は，
従来と同様に溶射ガンを用いて溶射粒子を基材表面に噴
射する方法により行う。また，上記溶射粒子としては，
例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金，Ａｌ−Ｓｉ合金，Ｎｉ系合
金，Ｃｕ系合金，Ｍｏ，あるいはこれらとセラミック粉
末（Ｃｒ2 Ｏ3，Ａｌ2 Ｏ3 など）との複合材等種々の
材料の粒子を用いる。
記溶射皮膜を形成した後，該溶射皮膜の表面に対して，
上記ブラスト処理を行うことである。上記溶射処理は，
従来と同様に溶射ガンを用いて溶射粒子を基材表面に噴
射する方法により行う。また，上記溶射粒子としては，
例えばＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金，Ａｌ−Ｓｉ合金，Ｎｉ系合
金，Ｃｕ系合金，Ｍｏ，あるいはこれらとセラミック粉
末（Ｃｒ2 Ｏ3，Ａｌ2 Ｏ3 など）との複合材等種々の
材料の粒子を用いる。
【００１５】上記ブラスト処理は，微小なブラスト粒子
を高速で基材表面に衝突させる処理であり，ブラストガ
ンを用いて行うことができる。そして，上記ブラスト処
理は，少なくとも，溶射粒子が凝固して皮膜が形成され
た後に行う。さらには，後述するごとく，溶射粒子の種
類に応じて，各溶射皮膜が一定の温度範囲内にある間に
ブラスト処理を行うことが好ましい。
を高速で基材表面に衝突させる処理であり，ブラストガ
ンを用いて行うことができる。そして，上記ブラスト処
理は，少なくとも，溶射粒子が凝固して皮膜が形成され
た後に行う。さらには，後述するごとく，溶射粒子の種
類に応じて，各溶射皮膜が一定の温度範囲内にある間に
ブラスト処理を行うことが好ましい。
【００１６】次に，本発明における作用につき説明す
る。本発明においては，上記のごとく，溶射処理により
溶射皮膜を形成した後，該溶射皮膜に対して上記ブラス
ト処理を行う。そのため，溶射皮膜には，上記ブラスト
粒子の衝突によって皮膜厚さ方向に応力が加えられ，皮
膜面に平行な方向に塑性変形が与えられる。
る。本発明においては，上記のごとく，溶射処理により
溶射皮膜を形成した後，該溶射皮膜に対して上記ブラス
ト処理を行う。そのため，溶射皮膜には，上記ブラスト
粒子の衝突によって皮膜厚さ方向に応力が加えられ，皮
膜面に平行な方向に塑性変形が与えられる。
【００１７】この塑性変形は，凝固収縮によって溶射皮
膜内部に生じていた引っ張り残留応力を緩和又は消滅さ
せることができる。即ち，上記溶射皮膜形成後のブラス
ト処理は，溶射皮膜内の残留応力を任意に制御すること
ができ，これにより，溶射皮膜と基材との密着力及び溶
射皮膜自体の特性を，ブラスト処理前に比べて格段に向
上させる。
膜内部に生じていた引っ張り残留応力を緩和又は消滅さ
せることができる。即ち，上記溶射皮膜形成後のブラス
ト処理は，溶射皮膜内の残留応力を任意に制御すること
ができ，これにより，溶射皮膜と基材との密着力及び溶
射皮膜自体の特性を，ブラスト処理前に比べて格段に向
上させる。
【００１８】また，複数回の溶射処理を行って所定厚み
の溶射皮膜を形成する場合には，各回における溶射処理
により形成された皮膜の表面が，各回毎に順次ブラスト
処理される。そのため，溶射後の溶射皮膜表面は，酸化
物等が除去されて常に活性な状態となり，その上面に溶
射された皮膜との間に，多量の酸化物が介在することが
ない。それ故，溶射皮膜自体の強度等の特性はより一層
改善される。したがって，溶射皮膜と基材との密着力及
び溶射皮膜自体の特性に優れ，十分な表面改質効果を発
揮し得る，溶射処理を施すことができる。
の溶射皮膜を形成する場合には，各回における溶射処理
により形成された皮膜の表面が，各回毎に順次ブラスト
処理される。そのため，溶射後の溶射皮膜表面は，酸化
物等が除去されて常に活性な状態となり，その上面に溶
射された皮膜との間に，多量の酸化物が介在することが
ない。それ故，溶射皮膜自体の強度等の特性はより一層
改善される。したがって，溶射皮膜と基材との密着力及
び溶射皮膜自体の特性に優れ，十分な表面改質効果を発
揮し得る，溶射処理を施すことができる。
【００１９】なお，上記溶射処理の前後にブラスト処理
を行うこともできる。この場合には，上記の溶射前表面
の活性化効果がさらに向上し，これにより溶射被膜特性
等が一層向上する。
を行うこともできる。この場合には，上記の溶射前表面
の活性化効果がさらに向上し，これにより溶射被膜特性
等が一層向上する。
【００２０】 次に，上記ブラスト処理は，上記溶射皮
膜の温度が上記溶射粒子の最終凝固温度（摂氏）の２５
〜９９％の範囲内にある間に行う。なお，溶射により，
溶射粒子が完全溶融している状態から温度が低下して固
液共存状態となる。この固液共存状態の下限温度が最終
凝固温度である。例を上げて説明すると，Ｆｅ−Ｃｒ−
Ｃ合金を溶射粒子として用いる場合には，その最終凝固
温度は１４４０℃であるため，その２５％の３６０℃か
ら９９％の１４２６℃の範囲内にある間に上記ブラスト
処理を行う。
膜の温度が上記溶射粒子の最終凝固温度（摂氏）の２５
〜９９％の範囲内にある間に行う。なお，溶射により，
溶射粒子が完全溶融している状態から温度が低下して固
液共存状態となる。この固液共存状態の下限温度が最終
凝固温度である。例を上げて説明すると，Ｆｅ−Ｃｒ−
Ｃ合金を溶射粒子として用いる場合には，その最終凝固
温度は１４４０℃であるため，その２５％の３６０℃か
ら９９％の１４２６℃の範囲内にある間に上記ブラスト
処理を行う。
【００２１】ここで，上記温度範囲は，溶射皮膜が塑性
変形しやすく，また塑性変形後に再結晶がおこる温度の
近傍の領域を意味する。上記温度範囲よりも高い温度
（上記最終凝固温度の９９％を超える温度）においてブ
ラスト処理した場合には，固液共存状態であるため，ブ
ラスト処理による圧縮応力が付与されないという問題が
ある。
変形しやすく，また塑性変形後に再結晶がおこる温度の
近傍の領域を意味する。上記温度範囲よりも高い温度
（上記最終凝固温度の９９％を超える温度）においてブ
ラスト処理した場合には，固液共存状態であるため，ブ
ラスト処理による圧縮応力が付与されないという問題が
ある。
【００２２】一方，上記温度範囲よりも低い温度（上記
最終凝固温度の２５％未満の温度）においてブラスト処
理した場合には，皮膜の塑性変形が困難になり，また皮
膜の割れや破壊が発生する恐れが生じるという問題があ
る。
最終凝固温度の２５％未満の温度）においてブラスト処
理した場合には，皮膜の塑性変形が困難になり，また皮
膜の割れや破壊が発生する恐れが生じるという問題があ
る。
【００２３】 また，上記ブラスト粒子の平均粒径は，
２０〜５００μｍの範囲内にあることが好ましい。上記
平均粒径が２０μｍ未満の場合には，溶射皮膜に対して
効果的な応力を付加することができず，引っ張り残留応
力の緩和が十分にできないという問題があり，好ましく
は３０μｍ以上が良い。一方平均粒径が５００μｍを超
える場合には，溶射皮膜に与える応力が局所的になりす
ぎ，引っ張り残留応力の除去が均一に行えないという問
題があり，好ましくは３００μｍ以下が良い。
２０〜５００μｍの範囲内にあることが好ましい。上記
平均粒径が２０μｍ未満の場合には，溶射皮膜に対して
効果的な応力を付加することができず，引っ張り残留応
力の緩和が十分にできないという問題があり，好ましく
は３０μｍ以上が良い。一方平均粒径が５００μｍを超
える場合には，溶射皮膜に与える応力が局所的になりす
ぎ，引っ張り残留応力の除去が均一に行えないという問
題があり，好ましくは３００μｍ以下が良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施形態例１
本発明の実施形態例にかかる溶射方法につき，図１〜図
６を用いて説明する。本例においては，図４に示すごと
く，アルミ合金試片（ＪＩＳ６０６１合金，縦２００ｍ
ｍ，横６０ｍｍ，厚み１０ｍｍ）を基材９として用い，
その表面にＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金よりなる溶射皮膜８を形
成した。
６を用いて説明する。本例においては，図４に示すごと
く，アルミ合金試片（ＪＩＳ６０６１合金，縦２００ｍ
ｍ，横６０ｍｍ，厚み１０ｍｍ）を基材９として用い，
その表面にＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金よりなる溶射皮膜８を形
成した。
【００２５】まず，溶射装置１について，図２を用いて
説明する。溶射装置１は，図２に示すごとく，溶射ガン
１０と，その前後に配設した２つのブラストガン２１，
２２とよりなり，これらは一体的に左右方向に往復動可
能に設けられている。そして，ブラストガン２１，２２
は，その往路又は復路において，作動又は停止の切り換
えが可能なように構成してある。
説明する。溶射装置１は，図２に示すごとく，溶射ガン
１０と，その前後に配設した２つのブラストガン２１，
２２とよりなり，これらは一体的に左右方向に往復動可
能に設けられている。そして，ブラストガン２１，２２
は，その往路又は復路において，作動又は停止の切り換
えが可能なように構成してある。
【００２６】また，溶射ガン１０とブラストガン２１，
２２との配設間隔は，図２に示すごとく，各ガン先端の
開口部中心間の距離Ｌ1 ，Ｌ2 が，それぞれ４０ｍｍと
なるように構成してある。また各ガン１０，２１，２２
の先端と基材９との距離Ｌ3は，全て１００ｍｍとなる
ように構成してある。また溶射ガン１０の噴射角度Ｒ1
は，基材９に対して鉛直方向９０°に設定してあり，一
方ブラストガン２１，２２の噴射角度Ｒ2 は，それぞれ
溶射ガン１０から遠ざかる方向に基材９に対して８５°
の角度に設定してある。
２２との配設間隔は，図２に示すごとく，各ガン先端の
開口部中心間の距離Ｌ1 ，Ｌ2 が，それぞれ４０ｍｍと
なるように構成してある。また各ガン１０，２１，２２
の先端と基材９との距離Ｌ3は，全て１００ｍｍとなる
ように構成してある。また溶射ガン１０の噴射角度Ｒ1
は，基材９に対して鉛直方向９０°に設定してあり，一
方ブラストガン２１，２２の噴射角度Ｒ2 は，それぞれ
溶射ガン１０から遠ざかる方向に基材９に対して８５°
の角度に設定してある。
【００２７】次に，溶射条件等につき以下に示す。
プラズマ出力；３０ｋＶＡ（電流１０００Ａ，電圧３０
Ｖ）， プラズマ用ガス；Ａｒ（アルゴン）（３６リットル／
分）， 溶射粒子；Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ合金（Ｃｒ５０〜６０％，Ｃ
２〜５％，残Ｆｅ）， 溶射粒子供給量；３０ｇ／分， 溶射距離；１００ｍｍ，
Ｖ）， プラズマ用ガス；Ａｒ（アルゴン）（３６リットル／
分）， 溶射粒子；Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃ合金（Ｃｒ５０〜６０％，Ｃ
２〜５％，残Ｆｅ）， 溶射粒子供給量；３０ｇ／分， 溶射距離；１００ｍｍ，
【００２８】次に，ブラスト条件等につき以下に示す。
ブラスト粒子；球状アルミナ，
ブラスト粒子平均粒径；１００〜２００μｍ（平均粒径
（５０μｍ））， ブラスト噴射角度；８５°， 噴出圧力；５ｋｇｆ／ｃｍ2 ， ブラスト粒子平均速度；７０ｍ／秒，
（５０μｍ））， ブラスト噴射角度；８５°， 噴出圧力；５ｋｇｆ／ｃｍ2 ， ブラスト粒子平均速度；７０ｍ／秒，
【００２９】次に，溶射装置１を用いて上記条件によ
り，実際に溶射皮膜を形成する手順について説明する。
まず，溶射装置１の使用方法としては，図１（ａ）に示
すごとく，例えば同図の右方向に向かって溶射処理を進
行させる場合には，先頭のブラストガン２１は停止状態
とし，溶射粒子１０９を噴射する溶射ガン１０の後ろ側
のブラストガン２２のみを作動させてブラスト粒子２９
を噴射する。
り，実際に溶射皮膜を形成する手順について説明する。
まず，溶射装置１の使用方法としては，図１（ａ）に示
すごとく，例えば同図の右方向に向かって溶射処理を進
行させる場合には，先頭のブラストガン２１は停止状態
とし，溶射粒子１０９を噴射する溶射ガン１０の後ろ側
のブラストガン２２のみを作動させてブラスト粒子２９
を噴射する。
【００３０】また図１（ｂ）に示すごとく，上記と逆の
左方向に向かって溶射処理を進行させる場合には，その
進行方向の先頭となったブラストガン２２を停止状態と
し，後ろ側のブラストガン２１のみを作動させてブラス
ト粒子２９によりブラスト処理する。これにより，溶射
装置１を往復移動させて溶射皮膜８を形成する場合に，
常に，溶射皮膜８形成後にブラスト処理を行うことがで
きる。
左方向に向かって溶射処理を進行させる場合には，その
進行方向の先頭となったブラストガン２２を停止状態と
し，後ろ側のブラストガン２１のみを作動させてブラス
ト粒子２９によりブラスト処理する。これにより，溶射
装置１を往復移動させて溶射皮膜８を形成する場合に，
常に，溶射皮膜８形成後にブラスト処理を行うことがで
きる。
【００３１】次に，図３を用いて，ブラスト処理のタイ
ミングについて説明する。図３は横軸に時間，縦軸に温
度を取り，溶射皮膜の冷却曲線Ｃを示している。即ち，
図３に示すごとく，上記ブラスト処理は，溶射皮膜の温
度がＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金の最終凝固温度Ｔ0 （１４４０
℃）に対して２５％の温度Ｔ2 （３６０℃）〜９９％の
温度Ｔ1 （１４２６℃）の再結晶温度範囲内Ｓにおいて
ブラスト処理を行う。
ミングについて説明する。図３は横軸に時間，縦軸に温
度を取り，溶射皮膜の冷却曲線Ｃを示している。即ち，
図３に示すごとく，上記ブラスト処理は，溶射皮膜の温
度がＦｅ−Ｃｒ−Ｃ合金の最終凝固温度Ｔ0 （１４４０
℃）に対して２５％の温度Ｔ2 （３６０℃）〜９９％の
温度Ｔ1 （１４２６℃）の再結晶温度範囲内Ｓにおいて
ブラスト処理を行う。
【００３２】具体的には，図３に示すごとく，予め測定
した溶射皮膜の冷却曲線Ｃにより，溶射したとき
（Ａ0 ）から一定の時間経過した後，時間Ａ1 〜Ａ2 の
範囲（Ｂ）において溶射皮膜の温度がその再結晶温度範
囲内Ｓにあることが分かっている。そのため，溶射ガン
１０とブラストガン２１，２２とを上記一定間隔で一体
的に一定の速度で移行させることにより，ブラスト処理
の最適タイミングを確保することができる。本例におけ
る溶射装置１の移行速度は，６００ｍｍ／秒としてあ
る。なお，溶射皮膜温度を測定するための二色温度計等
を溶射装置１に配設し，その測定温度に基づいて，ブラ
スト処理タイミングを制御する方法をとることもでき
る。
した溶射皮膜の冷却曲線Ｃにより，溶射したとき
（Ａ0 ）から一定の時間経過した後，時間Ａ1 〜Ａ2 の
範囲（Ｂ）において溶射皮膜の温度がその再結晶温度範
囲内Ｓにあることが分かっている。そのため，溶射ガン
１０とブラストガン２１，２２とを上記一定間隔で一体
的に一定の速度で移行させることにより，ブラスト処理
の最適タイミングを確保することができる。本例におけ
る溶射装置１の移行速度は，６００ｍｍ／秒としてあ
る。なお，溶射皮膜温度を測定するための二色温度計等
を溶射装置１に配設し，その測定温度に基づいて，ブラ
スト処理タイミングを制御する方法をとることもでき
る。
【００３３】以上の条件により，図４に示すごとく，溶
射及びブラスト処理を基材９に対して約２０〜３０往復
行い，０．４ｍｍ厚みの溶射皮膜８を形成した。次に，
得られた溶射皮膜８の特性等を調べるため，溶射皮膜８
内の残留応力，溶射皮膜８と基材９との密着強度，溶射
皮膜８の皮膜強度を測定した。
射及びブラスト処理を基材９に対して約２０〜３０往復
行い，０．４ｍｍ厚みの溶射皮膜８を形成した。次に，
得られた溶射皮膜８の特性等を調べるため，溶射皮膜８
内の残留応力，溶射皮膜８と基材９との密着強度，溶射
皮膜８の皮膜強度を測定した。
【００３４】残留応力は，図４に示すごとく，基材９の
ほぼ中央部分Ｄ1 について，溶射皮膜の最表面からＸ線
回折法を用いて測定した。また，上記密着強度及び皮膜
強度は，図５に示すごとく，上記残留応力測定部
（Ｄ1 ）付近を縦に１ｍｍの厚さに切り出して試験片８
８として用い，溶射皮膜８と基材９との界面部Ｄ2 ，及
び溶射皮膜厚みの１／２の部分Ｄ3 について，それぞれ
剪断試験を行い，得られたそれぞれの剪断強度をもって
評価した。
ほぼ中央部分Ｄ1 について，溶射皮膜の最表面からＸ線
回折法を用いて測定した。また，上記密着強度及び皮膜
強度は，図５に示すごとく，上記残留応力測定部
（Ｄ1 ）付近を縦に１ｍｍの厚さに切り出して試験片８
８として用い，溶射皮膜８と基材９との界面部Ｄ2 ，及
び溶射皮膜厚みの１／２の部分Ｄ3 について，それぞれ
剪断試験を行い，得られたそれぞれの剪断強度をもって
評価した。
【００３５】溶射皮膜８の残留応力，基材９と溶射皮膜
８との密着力，溶射皮膜８の皮膜強度を，後述する比較
例１，２の結果と共に表１に示す。
８との密着力，溶射皮膜８の皮膜強度を，後述する比較
例１，２の結果と共に表１に示す。
【００３６】比較例１
本比較例においては，実施形態例１における溶射装置１
及び基材９を用い，ブラストガン２１，２２の作動状態
を実施形態例１と逆にした。即ち，図６（ａ）に示すご
とく，同図の右方向に溶射処理を進行させる場合には，
先頭のブラストガン２１を作動させ，一方溶射ガン１０
の後ろ側のブラストガン２２は停止状態とする。
及び基材９を用い，ブラストガン２１，２２の作動状態
を実施形態例１と逆にした。即ち，図６（ａ）に示すご
とく，同図の右方向に溶射処理を進行させる場合には，
先頭のブラストガン２１を作動させ，一方溶射ガン１０
の後ろ側のブラストガン２２は停止状態とする。
【００３７】また，図６（ｂ）に示すごとく，上記と反
対方向に溶射処理を進める場合には，その先頭となった
ブラストガン２２は作動状態，一方後ろ側のブラストガ
ン２１は停止状態とする。これにより，往復して溶射処
理を行う場合に，常に，溶射処理直前にのみブラスト処
理するようにした。その他は，実施形態例１と同様とし
た。
対方向に溶射処理を進める場合には，その先頭となった
ブラストガン２２は作動状態，一方後ろ側のブラストガ
ン２１は停止状態とする。これにより，往復して溶射処
理を行う場合に，常に，溶射処理直前にのみブラスト処
理するようにした。その他は，実施形態例１と同様とし
た。
【００３８】本例において得られた溶射皮膜について
も，実施形態例１と同様に，残留応力，基材と溶射皮膜
との密着力，溶射皮膜の皮膜強度について測定した。そ
の結果を表１に示す。
も，実施形態例１と同様に，残留応力，基材と溶射皮膜
との密着力，溶射皮膜の皮膜強度について測定した。そ
の結果を表１に示す。
【００３９】比較例２
本比較例においては，図７に示すごとく，実施形態例１
における溶射装置１及び基材９を用い，ブラストガン２
１，２２を常時停止状態にして，ブラスト処理を一切行
わずに溶射処理をした。その他は，実施形態例１と同様
にした。本例において得られた溶射皮膜についても，実
施形態例１と同様に，残留応力，基材と溶射皮膜との密
着力，溶射皮膜の皮膜強度について測定した。その結果
を表１に示す。
における溶射装置１及び基材９を用い，ブラストガン２
１，２２を常時停止状態にして，ブラスト処理を一切行
わずに溶射処理をした。その他は，実施形態例１と同様
にした。本例において得られた溶射皮膜についても，実
施形態例１と同様に，残留応力，基材と溶射皮膜との密
着力，溶射皮膜の皮膜強度について測定した。その結果
を表１に示す。
【００４０】表１より知られるごとく，溶射処理直後に
ブラスト処理を実施した実施形態例１は，溶射皮膜内の
引っ張り方向の残留応力が消滅してわずかな圧縮応力が
残る，非常に良好な内部状態となっていることがわか
る。さらに，密着強度，皮膜強度についても，非常に良
好な性能を示した。
ブラスト処理を実施した実施形態例１は，溶射皮膜内の
引っ張り方向の残留応力が消滅してわずかな圧縮応力が
残る，非常に良好な内部状態となっていることがわか
る。さらに，密着強度，皮膜強度についても，非常に良
好な性能を示した。
【００４１】一方，比較例２は大きな引っ張り応力が残
存しており，密着強度，皮膜強度についても最も悪かっ
た。比較例１については，いずれも比較例２よりは若干
改善されており上記溶射前ブラスト処理の効果が現れて
いるものの，実施形態例１に比べると改善効果が非常に
低いことがわかる。
存しており，密着強度，皮膜強度についても最も悪かっ
た。比較例１については，いずれも比較例２よりは若干
改善されており上記溶射前ブラスト処理の効果が現れて
いるものの，実施形態例１に比べると改善効果が非常に
低いことがわかる。
【００４２】以上より，溶射皮膜形成後，その表面に対
してブラスト処理を行うことは，ブラスト処理を溶射直
前に行う場合，又はブラスト処理を行わない場合に比
べ，溶射皮膜と基材との密着力及び溶射皮膜自体の特性
の向上に大きな効果があることがわかる。
してブラスト処理を行うことは，ブラスト処理を溶射直
前に行う場合，又はブラスト処理を行わない場合に比
べ，溶射皮膜と基材との密着力及び溶射皮膜自体の特性
の向上に大きな効果があることがわかる。
【００４３】
【表１】
【００４４】実施形態例２
本例においては，実施形態例１における溶射装置１の２
つのブラストガン２１，２２を両方とも常時作動させ，
溶射処理の前後においてブラスト処理を行った。その他
は，実施形態例１と同様である。
つのブラストガン２１，２２を両方とも常時作動させ，
溶射処理の前後においてブラスト処理を行った。その他
は，実施形態例１と同様である。
【００４５】本例においては，基材と溶射皮膜との密着
力及び溶射皮膜の特性が，実施形態例１に比べてさらに
若干向上した。これは，実施形態例１の溶射後のブラス
ト処理による効果に対して，上記比較例１の溶射直前ブ
ラスト処理による効果が上乗せされたことによるものと
考えられる。
力及び溶射皮膜の特性が，実施形態例１に比べてさらに
若干向上した。これは，実施形態例１の溶射後のブラス
ト処理による効果に対して，上記比較例１の溶射直前ブ
ラスト処理による効果が上乗せされたことによるものと
考えられる。
【００４６】
【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，溶射皮
膜と基材との密着力及び溶射皮膜自体の特性に優れ，十
分な表面改質効果を発揮し得る，溶射方法を提供するこ
とができる。
膜と基材との密着力及び溶射皮膜自体の特性に優れ，十
分な表面改質効果を発揮し得る，溶射方法を提供するこ
とができる。
【図１】実施形態例１における，（ａ）往路，（ｂ）復
路における処理状態を示す説明図。
路における処理状態を示す説明図。
【図２】実施形態例１における，溶射装置の構成を示す
説明図。
説明図。
【図３】実施形態例１における，溶射皮膜の冷却曲線お
よび最適ブラスト処理タイミングの領域を示す説明図。
よび最適ブラスト処理タイミングの領域を示す説明図。
【図４】実施形態例１における，基材表面に溶射皮膜を
形成した状態を示す説明図。
形成した状態を示す説明図。
【図５】実施形態例１における，溶射皮膜特性評価用の
試験片を示す説明図。
試験片を示す説明図。
【図６】比較例１における，（ａ）往路，（ｂ）復路に
おける処理状態を示す説明図。
おける処理状態を示す説明図。
【図７】比較例２における，処理状態を示す説明図。
１．．．溶射装置，
１０．．．溶射ガン，
１０９．．．溶射粒子，
２１，２２．．．ブラストガン，
２９．．．ブラスト粒子，
８．．．溶射皮膜，
９．．．基材，
フロントページの続き
(72)発明者 森 広行
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１ 株式会社豊田中央研究所内
(56)参考文献 特開 昭53−6238（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−346626（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−136504（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−16341（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 4/12
C23C 4/18
Claims (2)
- 【請求項１】 複数回の溶射により溶射皮膜を層状に積
み重ねる溶射方法であって， 基材の表面に溶射粒子を溶射して上記溶射皮膜を形成
し，次いで，該溶射皮膜の表面をブラスト粒子によりブ
ラスト処理し， その後，該ブラスト処理を施した上記溶射皮膜の表面
に，上記溶射と上記ブラスト処理を複数回繰り返し行
い， かつ，上記ブラスト処理は，上記溶射皮膜の温度が上記
溶射粒子の最終凝固温度（摂氏）の２５〜９９％の範囲
内にある間に行う ことを特徴とする溶射方法。 - 【請求項２】 請求項１において，上記ブラスト粒子の
平均粒径は，２０〜５００μｍの範囲内にあることを特
徴とする溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09052396A JP3501194B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09052396A JP3501194B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 溶射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09256136A JPH09256136A (ja) | 1997-09-30 |
| JP3501194B2 true JP3501194B2 (ja) | 2004-03-02 |
Family
ID=14000806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09052396A Expired - Fee Related JP3501194B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3501194B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19743579C2 (de) * | 1997-10-02 | 2001-08-16 | Mtu Aero Engines Gmbh | Wärmedämmschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JP2002080956A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Daihen Corp | 急激変化溶射面を有する傾斜溶射面の溶射加工方法 |
| JP5358252B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-12-04 | Ｄｏｗａサーモテック株式会社 | 皮膜形成装置および皮膜形成方法 |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP09052396A patent/JP3501194B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09256136A (ja) | 1997-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4552784A (en) | Method of coating a substrate with a rapidly solidified metal | |
| EP1916318B1 (en) | Braze pre-placement using cold spray deposition | |
| JP5571152B2 (ja) | スパッタリングターゲットの製造方法 | |
| KR20060071315A (ko) | 콜드 스프레이 증착물의 레이저 강화 | |
| EP1666636A1 (en) | Vacuum cold spray process | |
| EP0911425B1 (de) | Verfahren zum thermischen Beschichten von Substratwerkstoffen | |
| KR20060071316A (ko) | 콜드 스프레이 알루미늄 재료를 사용하는 구조적 수리 | |
| MXPA05013991A (es) | Restauracion de plataforma de aspas usando aspersion en frio. | |
| CN108698127A (zh) | 使用层的连续沉积来制造部件的方法和装置 | |
| JP2007105721A (ja) | ツインワイヤーアークスプレーコーティングの施用のための方法及び装置 | |
| EP1666635A1 (en) | Superalloy repair using cold spray | |
| JPS648072B2 (ja) | ||
| EP3412796B1 (en) | Film material and cold spray method | |
| JP3501194B2 (ja) | 溶射方法 | |
| RU2205897C1 (ru) | Способ нанесения покрытий | |
| KR100946196B1 (ko) | 분무 코팅에 의한 금속표면 개질방법 및 이에 의하여 제조되는 금속 | |
| JP2010144224A (ja) | 金属皮膜の改質処理方法及びアルミ基合金積層体 | |
| JP5905265B2 (ja) | 高生産効率の非晶質薄板製造方法および製造設備 | |
| CN116809680A (zh) | 一种钛铝复合薄板材的制备方法 | |
| JPH01312008A (ja) | 金属間化合物合金材の製造方法 | |
| KR101543891B1 (ko) | 초음속 진공유동 적층을 통한 나노구조의 금속 박막 코팅방법 | |
| JP2000024927A (ja) | 金属製品の表面処理方法 | |
| CN110923692A (zh) | 一种高效率的还原炉电极修复方法 | |
| CN114472900A (zh) | 一种冷喷涂异种金属对接连接方法 | |
| JPS61245978A (ja) | セラミツク被覆ト−チノズルおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031125 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081212 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |