JP2002173757A - Coated member for electrical equipment - Google Patents

Coated member for electrical equipment

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JP2002173757A
JP2002173757A JP2000367233A JP2000367233A JP2002173757A JP 2002173757 A JP2002173757 A JP 2002173757A JP 2000367233 A JP2000367233 A JP 2000367233A JP 2000367233 A JP2000367233 A JP 2000367233A JP 2002173757 A JP2002173757 A JP 2002173757A
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JP
Japan
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sprayed film
coating
coating member
thermal
base material
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JP2000367233A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyasu Ando
秀泰 安藤
Yoshiyasu Ito
義康 伊藤
Takahiko Shindou
尊彦 新藤
Takeshi Udagawa
剛 宇田川
Akiko Suyama
章子 須山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coated member having excellent heat resistance and exhibiting high reliability. SOLUTION: An A6061 material is used as a base material 1, and a part of the base material 1 is coated with a flame sprayed deposit 2 composed of stainless steel having a melting point higher than that of the constituent materials of the base material 1. Moreover, porosity in the flame sprayed deposit 2 is made to <=10%, and the shrinkage rate of the flame sprayed deposit when heat treatment is applied at 100 deg.C is made of <=1%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電力機器の部材の
一部に高融点の溶射膜をコーティングした電気機器用コ
ーティング部材に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating member for electric equipment in which a part of a member of a power equipment is coated with a high-melting sprayed film.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、環境調和が重視される近年、電
力機器においては機器の小型縮小化が要求されている。
電力機器を小型縮小化する場合、接点部の小型縮小化は
必須であるが、これに伴って接点部における電流密度が
高まることになる。接点部周辺における通電部材には高
導電率材料であるアルミやアルミ合金、または銅や銅合
金が多く使用されている。これらアルミや銅は融点が低
いため、接点部における電流密度が高いと、接点開閉時
に発生するアーク熱が増大し、これにより溶損するおそ
れがある。通電部材の溶損は部材自体の機械的強度の低
下を招くだけではなく、溶損により発生する金属蒸気に
よって絶縁抵抗が低下するといった問題を引き起こして
しまう。つまり、部材の溶損が機器の小型縮小化を制限
することになる。
2. Description of the Related Art In general, in recent years, where importance is placed on environmental harmony, there is a demand for miniaturization of power equipment.
When downsizing a power device, it is essential to reduce the size of the contact portion, but this leads to an increase in current density at the contact portion. Aluminum or an aluminum alloy, or copper or a copper alloy, which is a high conductivity material, is often used as a current-carrying member in the vicinity of the contact portion. Since aluminum and copper have low melting points, if the current density in the contact portion is high, the arc heat generated at the time of opening and closing the contact increases, which may cause melting. Melting of the current-carrying member not only causes a decrease in mechanical strength of the member itself, but also causes a problem that metal vapor generated by the melting reduces insulation resistance. That is, the erosion of the members limits the miniaturization of the device.

【0003】このような電力機器部材の溶損を防ぐ手段
としては部材の耐熱性を高めることが有効である。そこ
で従来より、電力機器部材を基材としてその一部に高融
点な異種金属からなる溶射膜をコーティングした電気機
器用コーティング部材が提案されており、様々な技術が
開発されている。例えば、特開平11―152584号
公報では、溶射膜の端部形状を制御することによってコ
ーティング部材の信頼性を高める技術が示されている。
As a means for preventing such power equipment members from being damaged by melting, it is effective to increase the heat resistance of the members. In view of the above, conventionally, there have been proposed coating members for electric equipment in which a part of a power equipment member is coated with a thermal spray coating made of a different metal having a high melting point, and various techniques have been developed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-152584 discloses a technique for improving the reliability of a coating member by controlling the end shape of a sprayed film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで現在、電力需
要は増大する傾向にあり、機器の競争力に関しても常に
強化が求められている。このため、電気機器用コーティ
ング部材は過酷な使用環境にさらされる場合が多い。し
たがって、電気機器用コーティング部材に対する信頼性
をいっそう向上させることが期待されている。また、電
力機器用コーティング部材においては、競争力強化のた
めの機器の小型縮小化を目的としている。したがって、
部材の製造コストそのものを安価とすることが非常に重
要になっている。
At present, the demand for electric power tends to increase, and the competitiveness of the equipment is constantly required to be strengthened. For this reason, the coating member for electric devices is often exposed to a severe use environment. Therefore, it is expected that the reliability of the coating member for electric equipment is further improved. In addition, with respect to coating members for power equipment, the aim is to reduce the size of the equipment in order to enhance competitiveness. Therefore,
It is very important to reduce the manufacturing costs of the members themselves.

【0005】本発明は、このような状況に鑑みて提案さ
れたものであり、その目的は、優れた耐熱性を持ち高い
信頼性を発揮する電力機器用コーティング部材を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、製造コスト
を低減した安価な電力機器用コーティング部材を提供す
ることにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a coating member for power equipment which has excellent heat resistance and exhibits high reliability. Another object of the present invention is to provide an inexpensive coating device for power equipment in which the manufacturing cost is reduced.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅、または銅合金からなる電気機器の部材を基材とし、
その一部に該基材の構成材料よりも高融点な異種金属か
らなる溶射膜をコーティングした電気機器用コーティン
グ部材において、次のような技術的な特徴を有してい
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides an aluminum, aluminum alloy,
Copper, or a member of an electrical device made of a copper alloy as a base material,
A coating member for electric equipment in which a part thereof is coated with a sprayed film made of a dissimilar metal having a higher melting point than the constituent material of the base material has the following technical features.

【0007】請求項1の発明では、前記溶射膜中の気孔
率を10%以下としたことを特徴としている。請求項2
の発明では、請求項1記載の電気機器用コーティング部
材において、1000℃の熱処理を施した際の前記溶射
膜の収縮率を1%以下としたことを特徴としている。請
求項3の発明では、請求項1または2記載の電気機器用
コーティング部材において、前記基材に凹部を形成し、
その凹部内に前記溶射膜をコーティングしたことを特徴
としている。請求項4の発明では、請求項3記載の電気
機器用コーティング部材において、前記凹部の底面に段
差をつける溝を形成したことを特徴としている。請求項
5の発明では、請求項1、2、3または4記載の電気機
器用コーティング部材において、前記溶射膜に対し溶射
後に熱処理を施すことより前記溶射膜中に100MPa
以上の圧縮残留応力を作用させるように構成したことを
特徴としている。以上のような構成を有する請求項1〜
5の発明によれば、優れた耐熱性を発揮でき、過酷な使
用環境にあっても信頼性が向上する。
[0007] The invention of claim 1 is characterized in that the porosity in the sprayed film is set to 10% or less. Claim 2
According to the invention, in the coating member for an electric device according to the first aspect, a contraction rate of the sprayed film when subjected to a heat treatment at 1000 ° C. is set to 1% or less. According to a third aspect of the present invention, in the coating member for an electric device according to the first or second aspect, a concave portion is formed in the base material,
The thermal spray coating is coated in the recess. According to a fourth aspect of the present invention, in the coating member for an electric device according to the third aspect, a groove for forming a step is formed on a bottom surface of the concave portion. According to a fifth aspect of the present invention, in the coating member for an electric device according to the first, second, third, or fourth aspect, the thermal sprayed film is subjected to a heat treatment after thermal spraying, so that the thermal sprayed film has a pressure of 100 MPa.
It is characterized in that it is configured to apply the above-mentioned compressive residual stress. Claims 1 having the above configuration
According to the fifth aspect, excellent heat resistance can be exhibited, and reliability is improved even in a severe use environment.

【0008】請求項6の発明では、請求項1、2、3ま
たは4記載の電気機器用コーティング部材において、冷
却過程での相変態膨脹により前記溶射膜中に100MP
a以上の圧縮残留応力を作用させるように構成したこと
を特徴としている。以上の請求項6の発明によれば、冷
却過程での相変態膨脹を利用して溶射膜中に圧縮残留応
力を作用させているので、溶射後の熱処理が不要とな
り、コストの削減も実現することができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the coating member for electrical equipment according to the first, second, third or fourth aspect, 100 MPa is contained in the sprayed film by phase transformation expansion during a cooling process.
It is characterized in that it is configured to apply a compressive residual stress of a or more. According to the sixth aspect of the present invention, since compressive residual stress is applied to the sprayed film by utilizing phase transformation expansion in the cooling process, heat treatment after thermal spraying becomes unnecessary, and cost reduction is realized. be able to.

【0009】請求項7の発明では、請求項1、2、3、
4、5または6記載の電気機器用コーティング部材にお
いて、前記溶射膜の膜厚を0.2〜10mmとしたこと
を特徴としている。以上の請求項7の発明によれば、溶
射膜の膜厚を0.2mm以上にして優れた耐熱性を確保
すると同時に、溶射膜の膜厚を10mm以下に設定する
ことでコーティング施工時間を短縮でき、製造コストを
低減させることができる。
According to the invention of claim 7, in claims 1, 2, 3,
7. The coating member for electrical equipment according to 4, 5, or 6, wherein the sprayed film has a thickness of 0.2 to 10 mm. According to the invention of claim 7 above, the thickness of the sprayed film is set to 0.2 mm or more to ensure excellent heat resistance, and at the same time, the coating time is shortened by setting the thickness of the sprayed film to 10 mm or less. As a result, manufacturing costs can be reduced.

【0010】請求項8の発明では、請求項1、2、3、
4、5、6または7記載の電気機器用コーティング部材
において、ガス溶射またはプラズマ溶射を用いて前記溶
射膜をコーティングしたことを特徴としている。請求項
9の発明では、請求項1、2、3、4、5、6、7また
は8記載の電気機器用コーティング部材において、前記
溶射膜の端部における前記基材との自由縁をなす角度
を、110度以上または25〜85度としたことを特徴
としている。以上のような構成を有する請求項8及び9
の発明によれば、溶射プロセス及び基材との自由縁をな
す角度を上記の記載に限定することで、基材と溶射膜と
の界面での剥離が生じ難くなり、高信頼性を有するコー
ティング部材を得ることができる。
[0010] In the invention according to claim 8, claims 1, 2, 3,
The coating member for electric equipment according to 4, 5, 6, or 7, wherein the sprayed film is coated by gas spraying or plasma spraying. According to a ninth aspect of the present invention, in the coating member for an electric device according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, or eighth aspect, an angle between a free edge of the end portion of the thermal sprayed film and the base material. Is set to 110 degrees or more or 25 to 85 degrees. 10 and 9 having the above configuration.
According to the invention of the above, by limiting the angle forming the free edge with the thermal spraying process and the substrate to the above description, peeling at the interface between the substrate and the thermal sprayed film is less likely to occur, and the coating having high reliability A member can be obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の一
例について図面を参照して具体的に説明する。 (1)第1の実施の形態 [構成]第1の実施の形態は請求項1、2の発明に対応
しており、図1に示すようにA6061材を基材1とし
て、その一部に基材1の構成材料よりも高融点なステン
レス鋼からなる溶射膜2をコーティングしている。第1
の実施の形態における構成上の特徴は、溶射膜2中の気
孔率を10%以下とし、1000℃の熱処理を施した際
の溶射膜2の収縮率を1%以下とした点にある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. (1) First Embodiment [Structure] The first embodiment corresponds to the first and second aspects of the present invention. As shown in FIG. The thermal spray coating 2 made of stainless steel having a higher melting point than the constituent material of the substrate 1 is coated. First
The feature of the configuration in the embodiment is that the porosity in the sprayed film 2 is set to 10% or less, and the contraction rate of the sprayed film 2 when the heat treatment at 1000 ° C. is performed is set to 1% or less.

【0012】[作用効果]第1の実施の形態における作
用効果について説明する。まず、溶射条件を種々変化さ
せることにより、溶射膜2中の気孔率を変化させてコー
ティング部材を作製した。これらのコーティング部材に
ついて、500℃までの温度上昇、下降を繰り返す熱サ
イクル試験を実施し、溶射膜2が基材1から剥離するま
での回数を評価した。図2のグラフは溶射膜2中の気孔
率と剥離した熱サイクル回数の関係を示している。ここ
で、気孔率は溶射膜2のみから切り出した試験片の気孔
率を水銀圧入法で測定した値である。
[Operation and Effect] The operation and effect of the first embodiment will be described. First, by changing the spraying conditions variously, the porosity in the sprayed film 2 was changed to produce a coating member. These coating members were subjected to a thermal cycle test in which the temperature was repeatedly increased and decreased to 500 ° C., and the number of times the thermal sprayed film 2 was peeled off from the substrate 1 was evaluated. The graph of FIG. 2 shows the relationship between the porosity in the sprayed film 2 and the number of times of peeled thermal cycles. Here, the porosity is a value obtained by measuring the porosity of a test piece cut out only from the sprayed film 2 by a mercury intrusion method.

【0013】更に、種々の溶射条件にて作製した溶射膜
2の焼結収縮率を調査する実験を行った。ここでは溶射
膜2のみから切り出した試験片を押し棒式の熱膨張試験
を行った。この試験では不活性雰囲気中で1000℃ま
での温度上昇の前後における溶射膜2の収縮率を測定し
た。その結果、溶射膜の収縮率は0.1〜1.5%であ
った。次にこれらの収縮率の異なる溶射膜2をコーティ
ングしたコーティング部材を作製し、前記の熱サイクル
試験を実施した。
Further, an experiment was conducted to investigate the sintering shrinkage of the thermal sprayed film 2 produced under various thermal spraying conditions. Here, a test piece cut out only from the sprayed film 2 was subjected to a push-bar type thermal expansion test. In this test, the shrinkage rate of the sprayed film 2 before and after the temperature was increased to 1000 ° C. in an inert atmosphere was measured. As a result, the contraction rate of the sprayed film was 0.1 to 1.5%. Next, coating members coated with the sprayed films 2 having different shrinkage ratios were prepared, and the above-described thermal cycle test was performed.

【0014】図2に示した試験結果から明らかなよう
に、溶射膜2中の気孔率を10%以下に抑制することに
より、耐熱サイクル性が優れている、つまり温度変化に
対して基材1と溶射膜2の密着強度が低下しないことが
わかる。反対に溶射膜2中の気孔率が大きいと、熱サイ
クル時に溶射膜2の焼結収縮が起こり易く、基材1と溶
射膜2との密着強度の低下を招くことになる。
As is clear from the test results shown in FIG. 2, by suppressing the porosity in the sprayed film 2 to 10% or less, the heat cycle resistance is excellent, that is, the base material 1 is resistant to temperature changes. It can be seen that the adhesion strength of the thermal sprayed film 2 does not decrease. Conversely, if the porosity in the thermal spray film 2 is large, the thermal spraying tends to cause sintering shrinkage of the thermal spray film 2, resulting in a decrease in the adhesion strength between the base material 1 and the thermal spray film 2.

【0015】すなわち、第1の実施の形態においては、
溶射膜2中の気孔率を10%以下に抑制することによ
り、優れた耐熱性を発揮できる。また、図3に示した試
験結果から明らかなように、溶射膜2の収縮率を1%以
下にすることによって、高い耐熱サイクル性の確保が可
能であることがわかる。このような第1の実施の形態に
よれば、過酷な使用環境下でも信頼性の高い電気機器用
コーティング部材を提供することができる。
That is, in the first embodiment,
By suppressing the porosity in the thermal spray coating 2 to 10% or less, excellent heat resistance can be exhibited. In addition, as is clear from the test results shown in FIG. 3, it is understood that a high heat cycle resistance can be ensured by setting the contraction rate of the thermal sprayed film 2 to 1% or less. According to such a first embodiment, a highly reliable coating member for electric equipment can be provided even under a severe use environment.

【0016】(2)第2の実施の形態 [構成]第2の実施の形態は請求項3の発明に対応して
いる。第2の実施の形態では図4に示すように、基材1
に凹部3を形成し、その凹部3内に溶射膜2をコーティ
ングしたことを特徴としている。
(2) Second Embodiment [Configuration] The second embodiment corresponds to the third aspect of the present invention. In the second embodiment, as shown in FIG.
A concave portion 3 is formed in the concave portion 3, and the thermal spray film 2 is coated in the concave portion 3.

【0017】[作用効果]ここで、前記第1の実施の形
態に係るコーティング部材と第2の実施の形態に係る図
4のコーティング部材に関して、同一の条件下で前記の
熱サイクル試験を実施した。その結果、第1の実施の形
態は11回で剥離が生じたところ、第2の実施の形態で
は20回で剥離が生じた。すなわち、基材1の凹部3内
に溶射膜2を形成した第2の実施の形態によれば、耐熱
サイクル性がいっそう高くなり、より優れた信頼性を発
揮できる。
[Operation and Effect] Here, the thermal cycle test was carried out under the same conditions with respect to the coating member according to the first embodiment and the coating member of FIG. 4 according to the second embodiment. . As a result, in the first embodiment, peeling occurred 11 times, whereas in the second embodiment, peeling occurred 20 times. That is, according to the second embodiment in which the thermal spray film 2 is formed in the concave portion 3 of the base material 1, the heat cycle resistance is further improved, and more excellent reliability can be exhibited.

【0018】(3)第3の実施の形態 [構成]第3の実施の形態は請求項5の発明に対応して
おり、溶射膜2に対し溶射後に熱処理を施すことより溶
射膜2中に100MPa以上の圧縮残留応力を作用させ
るように構成したことを特徴としている。
(3) Third Embodiment [Structure] The third embodiment corresponds to the invention of claim 5, and heat treatment is performed on the thermal sprayed film 2 after thermal spraying, so that the thermal sprayed film 2 has It is characterized in that it is configured to apply a compressive residual stress of 100 MPa or more.

【0019】[作用効果]このような第3の実施の形態
における作用効果は次の通りである。すなわち、溶射膜
2の溶射後に熱処理を行い、その熱処理条件を変えるこ
とにより、溶射膜2中に作用する残留応力を変化させた
コーティング部材を作製し、前記熱サイクル試験を実施
した。図5は溶射膜2中の残留応力と耐熱サイクル回数
を示している。ここで、残留応力は溶射膜表面をエック
ス線法で測定した値であり、正の値は引張残留応力を表
し、負の値は圧縮残留応力を表している。
[Functions and Effects] The functions and effects of the third embodiment are as follows. That is, a heat treatment was performed after thermal spraying of the thermal sprayed film 2, and a coating member in which the residual stress acting in the thermal sprayed film 2 was changed by changing the heat treatment conditions was manufactured, and the thermal cycle test was performed. FIG. 5 shows the residual stress in the thermal spray coating 2 and the number of heat-resistant cycles. Here, the residual stress is a value obtained by measuring the sprayed film surface by the X-ray method, and a positive value indicates a tensile residual stress, and a negative value indicates a compressive residual stress.

【0020】図5から明らかなように、溶射膜2中に作
用する残留応力が−100MPa以下、つまり、圧縮残
留応力が100MPa以上の場合に耐熱サイクル性に優
れていることがわかる。したがって、溶射膜2中に10
0MPa以上の圧縮残留応力を作用させた第3の実施の
形態によれば、優れた耐熱性を発揮でき、信頼性の高い
電気機器用コーティング部材を提供することができる。
As apparent from FIG. 5, when the residual stress acting on the thermal sprayed film 2 is -100 MPa or less, that is, when the compressive residual stress is 100 MPa or more, the heat cycle resistance is excellent. Therefore, 10
According to the third embodiment in which a compressive residual stress of 0 MPa or more is applied, excellent heat resistance can be exhibited, and a highly reliable coating member for electric equipment can be provided.

【0021】(4)第4の実施の形態 [構成]第4の実施の形態は請求項6の発明に対応して
おり、冷却過程での相変態膨脹により溶射膜2中に10
0MPa以上の圧縮残留応力を作用させるように構成し
たことを特徴としている。
(4) Fourth Embodiment [Structure] The fourth embodiment corresponds to the sixth aspect of the present invention. In the fourth embodiment, 10% is formed in the sprayed film 2 by phase transformation expansion in a cooling process.
It is characterized in that it is configured to apply a compressive residual stress of 0 MPa or more.

【0022】[作用効果]種々の組成の異なる鋼材につ
いて溶射膜2を作製し、エックス線法により溶射膜中の
残留応力を測定した。その結果、相変態膨張がおこる組
成のステンレス鋼の場合、熱処理を施さなくても、溶射
膜2中に圧縮残留応力を作用させることができることが
明らかとなった。つまり、溶射プロセスにおいて、溶射
膜2には冷却過程で相変態膨張が起こるため、冷却収縮
よりも大きく膨張し、圧縮残留応力が生じることにな
る。したがって、第4の実施の形態では、この相変態膨
脹を利用して溶射膜2中に100MPa以上の圧縮残留
応力を作用させている。これにより、上記第3の実施の
形態が持つ作用効果に加えて、熱処理を施す必要が無
く、製造コストの低減を図ることができる。この結果、
極めて安価な電気機器用コーティング部材を提供するこ
とが可能となり、経済的に有利となる。
[Effects] Thermal sprayed films 2 were prepared from various steel materials having different compositions, and the residual stress in the sprayed films was measured by the X-ray method. As a result, it has been clarified that, in the case of stainless steel having a composition in which phase transformation expansion occurs, a compressive residual stress can be applied to the sprayed film 2 without performing heat treatment. That is, in the thermal spraying process, the thermal spray film 2 undergoes a phase transformation expansion during the cooling process, so that the thermal spray film 2 expands more than the cooling shrinkage, thereby generating a compressive residual stress. Therefore, in the fourth embodiment, a compressive residual stress of 100 MPa or more acts on the sprayed film 2 by utilizing the phase transformation expansion. Accordingly, in addition to the operation and effect of the third embodiment, there is no need to perform a heat treatment, and the manufacturing cost can be reduced. As a result,
It is possible to provide an extremely inexpensive coating member for electric equipment, which is economically advantageous.

【0023】(5)第5の実施の形態 [構成]第5の実施の形態は請求項7の発明に対応して
おり、溶射膜2の膜厚を0.2〜10mmとしたことを
特徴としている。
(5) Fifth Embodiment [Structure] The fifth embodiment corresponds to the invention of claim 7, and is characterized in that the thickness of the sprayed film 2 is set to 0.2 to 10 mm. And

【0024】[作用効果]ここで、電気機器用コーティ
ング部材を溶射膜2の膜厚を0.1mmから15mmに
変化させて作製した。その結果、肉厚が10mmを越え
ると、コーティング施工時間が非常に長くなるため、安
価に部材を作製することが困難であることが明らかとな
った。さらに、溶射膜2の肉厚が10mm以下のコーテ
ィング部材について、耐熱性評価試験を行った。耐熱性
評価試験ではプラズマガンを用いて、プラズマフレーム
にコーティング部を曝した後の溶射膜2の損耗状態によ
り、評価した。その結果、溶射膜2の肉厚が0.2mm
より薄いコーティング部材では溶損が基材1にまで及ん
でいた。以上のことから、溶射膜2の膜厚を0.2〜1
0mmと限定した第5の実施の形態においては、膜厚を
0.2mm以上することで優れた耐熱性を確保すると同
時に、膜厚を10mm以下に設定することでコーティン
グ施工時間の短縮化を図って製造コストを低減させるこ
とが可能である。
[Effects] Here, a coating member for electric equipment was manufactured by changing the thickness of the sprayed film 2 from 0.1 mm to 15 mm. As a result, if the thickness exceeds 10 mm, it becomes clear that it is difficult to produce a member at low cost because the coating time is extremely long. Further, a heat resistance evaluation test was performed on a coating member having a thickness of the thermal sprayed film 2 of 10 mm or less. In the heat resistance evaluation test, a plasma gun was used to evaluate the state of wear of the sprayed film 2 after exposing the coating portion to the plasma frame. As a result, the thickness of the thermal spray coating 2 was 0.2 mm.
In the case of a thinner coating member, the erosion extended to the substrate 1. From the above, the thickness of the sprayed film 2 is set to 0.2 to 1
In the fifth embodiment limited to 0 mm, the coating thickness is set to 0.2 mm or more to ensure excellent heat resistance, and at the same time, the coating thickness is set to 10 mm or less to shorten the coating time. Thus, the manufacturing cost can be reduced.

【0025】(6)第6の実施の形態 [構成]第6の実施の形態は請求項8の発明に対応して
おり、その特徴は、ガス溶射またはプラズマ溶射を用い
て溶射膜2をコーティングしている点にある。
(6) Sixth Embodiment [Structure] The sixth embodiment corresponds to the eighth aspect of the present invention, and the feature of the sixth embodiment is that the thermal spray film 2 is coated by using gas spraying or plasma spraying. Is that

【0026】[作用効果]第6の実施の形態における作
用効果について説明する。まず、溶射プロセスとしてガ
ス溶射、プラズマ溶射、アーク溶射の3プロセスを用い
てコーティング部材を作製し、これについて前記熱サイ
クル試験を実施した。その結果、基材1と溶射膜2の剥
離が生じた回数は、ガス溶射が30回、プラズマ溶射が
35回、アーク溶射が16回であった。これは、アーク
溶射の場合には溶射膜2の成膜速度は極めて速く、しか
も溶射噴霧粒子が大きいので溶射膜2中の気孔率が高く
なる。そのため、基材1と溶射膜2との間に十分な密着
力が得られず、基材1と溶射膜2の界面での剥離が起き
易いと考えられる。これに対して、溶射プロセスをガス
溶射またはプラズマ溶射にした第6の実施の形態では、
溶射膜2の成膜速度は比較的遅く、溶射膜2中の気孔率
も抑制できる。そのため、基材1と溶射膜2との間に十
分な密着力を得ることが可能であり、基材1と溶射膜2
の界面での剥離が生じ難くなる。この結果、信頼性の高
い電気機器用コーティング部材を獲得することができ
る。
[Function and Effect] The function and effect of the sixth embodiment will be described. First, a coating member was prepared using three processes of gas spraying, plasma spraying, and arc spraying as the spraying process, and the thermal cycle test was performed on the coating member. As a result, the number of times that the substrate 1 and the sprayed film 2 were separated was 30 times for gas spraying, 35 times for plasma spraying, and 16 times for arc spraying. This is because, in the case of arc spraying, the deposition rate of the sprayed film 2 is extremely high, and the porosity in the sprayed film 2 is increased because the sprayed spray particles are large. Therefore, it is considered that sufficient adhesion between the base material 1 and the sprayed film 2 cannot be obtained, and separation at the interface between the base material 1 and the sprayed film 2 is likely to occur. On the other hand, in the sixth embodiment in which the thermal spraying process is gas thermal spraying or plasma thermal spraying,
The deposition rate of the thermal spray film 2 is relatively slow, and the porosity in the thermal spray film 2 can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a sufficient adhesion between the base material 1 and the sprayed film 2, and the base material 1 and the sprayed film 2
Is less likely to occur at the interface. As a result, a highly reliable coating member for electric equipment can be obtained.

【0027】(7)第7の実施の形態 [構成]第7の実施の形態は請求項9の発明に対応して
おり、溶射膜2の端部における基材1との自由縁をなす
角度、つまり開先角度を、110度以上または25〜8
5度としたことを特徴とするものである。
(7) Seventh Embodiment [Structure] The seventh embodiment corresponds to the ninth aspect of the present invention, in which the angle between the edge of the sprayed film 2 and the free edge with the substrate 1 is formed. In other words, the included angle is 110 degrees or more or 25 to 8
The angle is set to 5 degrees.

【0028】[作用効果]第7の実施の形態における作
用効果について説明する。まず、電気機器用コーティン
グ部材に関して溶射膜2の開先角度を変化させてコーテ
ィング部材を作製した。このように作製した種々の試験
体に関し、前記熱サイクル試験を評価した。図6には開
先角度と耐熱サイクル回数の関係を示している。この図
6に示した試験結果から明らかなように、溶射膜2の開
先角度を25〜85度、または110度以上にした第7
の実施の形態によれば、基材1と溶射膜2の剥離が生じ
難くなり、信頼性を高めることができる。
[Operation and Effect] The operation and effect of the seventh embodiment will be described. First, a coating member was produced by changing the included angle of the sprayed film 2 with respect to the coating member for electric equipment. The heat cycle test was evaluated for the various test pieces prepared as described above. FIG. 6 shows the relationship between the groove angle and the number of heat-resistant cycles. As is apparent from the test results shown in FIG. 6, the groove angle of the thermal sprayed film 2 is 25 to 85 degrees, or the seventh angle is set to 110 degrees or more.
According to the embodiment, peeling of the base material 1 and the sprayed film 2 hardly occurs, and reliability can be improved.

【0029】(8)他の実施の形態 なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものでは
なく、例えば、図7に示す実施の形態は請求項4の発明
に対応しており、図4に示した第2の実施の形態の改良
例である。この実施の形態では前記凹部3の底面に段差
をつける溝4を形成したことを特徴としている。ここ
で、前記第2の実施の形態に係る図4のコーティング部
材と、図7のコーティング部材に関して、同一の条件下
で前記の熱サイクル試験を実施した。その結果、溝加工
を施していない第2の実施の形態のコーティング部材は
熱サイクル20回で剥離が生じたのに対し、溝4の加工
を施した図7のコーティング部材は30回まで剥離が生
じなかった。すなわち、基材1の凹部3内に溝4を施す
ことにより、基材1と溶射膜2との密着力がいっそう向
上し、信頼性をより高めることができる。
(8) Other Embodiments The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the embodiment shown in FIG. 7 corresponds to the invention of claim 4, This is an improved example of the second embodiment shown in FIG. This embodiment is characterized in that a groove 4 for providing a step is formed on the bottom surface of the concave portion 3. Here, the thermal cycle test was performed on the coating member of FIG. 4 according to the second embodiment and the coating member of FIG. 7 under the same conditions. As a result, the coating member of the second embodiment in which the groove was not formed was peeled off by 20 heat cycles, whereas the coating member of FIG. 7 in which the groove 4 was formed was peeled up to 30 times. Did not occur. That is, by providing the groove 4 in the concave portion 3 of the base material 1, the adhesion between the base material 1 and the sprayed film 2 is further improved, and the reliability can be further improved.

【0030】また、溶射膜2の材料としてはステンレス
鋼に限らず、モリブデン、タングステンをはじめとし
て、13Crステンレス鋼や炭素鋼などの鋼材系材料、
さらには銅、鉄、クロム、コバルト、ニッケルおよびそ
の合金であっても良い。特に、13Crステンレス鋼か
らなる溶射膜は基材との界面で剥離が生じ難く、コーテ
ィング部材として好適である。さらに、基材の材料とし
ては、前記A6061材以外にも、その他のアルミやア
ルミ合金、または銅や銅合金を基材としても良い。
The material of the sprayed film 2 is not limited to stainless steel, but may be molybdenum, tungsten, or other steel-based material such as 13Cr stainless steel or carbon steel.
Further, copper, iron, chromium, cobalt, nickel and alloys thereof may be used. In particular, a sprayed film made of 13Cr stainless steel hardly peels off at the interface with the base material, and is suitable as a coating member. Further, as a material of the base material, other than the A6061 material, other aluminum or aluminum alloy, or copper or copper alloy may be used as the base material.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶射膜中の気孔率を10%以下とするといった極めて簡
単な構成により、優れた耐熱性を持ち高い信頼性を発揮
する電力機器用コーティング部材を提供することができ
る。
As described above, according to the present invention,
With a very simple structure such that the porosity in the sprayed film is 10% or less, it is possible to provide a coating member for power equipment having excellent heat resistance and exhibiting high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る第1の実施の形態の模式図。FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment according to the present invention.

【図2】溶射膜中の気孔率と耐熱サイクル回数の関係
図。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the porosity in a sprayed film and the number of heat-resistant cycles.

【図3】溶射膜の収縮率と耐熱サイクル回数の関係図。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the contraction rate of a sprayed film and the number of heat-resistant cycles.

【図4】本発明に係る第2の実施の形態の模式図。FIG. 4 is a schematic view of a second embodiment according to the present invention.

【図5】溶射膜の残留応力と耐熱サイクル回数の関係
図。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the residual stress of a sprayed film and the number of heat-resistant cycles.

【図6】溶射膜端部の開先角度と耐熱サイクル回数の関
係図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a groove angle of a sprayed film end portion and the number of heat-resistant cycles.

【図7】本発明に係る他の実施の形態の模式図。FIG. 7 is a schematic view of another embodiment according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基材 2…溶射膜 3…凹部 4…溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base material 2 ... Thermal spray film 3 ... Depression 4 ... Groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新藤 尊彦 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 宇田川 剛 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 須山 章子 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Fターム(参考) 4K031 AA06 AB02 AB08 BA01 CB08 CB21 CB22 DA01 DA04 FA01 5G050 AA02 AA13 BA01 BA06 BA08 CA01 DA03 EA06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takahiko Shindo 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Tsuyoshi Udagawa 2 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture No. 1 Inside Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Akiko Suyama No. 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 4K031 AA06 AB02 AB08 BA01 CB08 CB21 CB22 DA01 DA04 FA01 5G050 AA02 AA13 BA01 BA06 BA08 CA01 DA03 EA06

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウム、アルミニウム合金、銅、
または銅合金からなる電気機器の部材を基材とし、その
一部に該基材の構成材料よりも高融点な異種金属からな
る溶射膜をコーティングした電気機器用コーティング部
材において、 前記溶射膜中の気孔率を10%以下としたことを特徴と
する電気機器用コーティング部材。
1. An aluminum, aluminum alloy, copper,
Or a member of an electrical device made of a copper alloy as a base material, a coating member for an electrical device in which a part thereof is coated with a sprayed film made of a dissimilar metal having a higher melting point than the constituent material of the base material, A coating member for electric equipment, wherein the porosity is 10% or less.
【請求項2】 1000℃の熱処理を施した際の前記溶
射膜の収縮率を1%以下としたことを特徴とする請求項
1記載の電気機器用コーティング部材。
2. The coating member for electric equipment according to claim 1, wherein a shrinkage rate of said sprayed film when subjected to a heat treatment at 1000 ° C. is 1% or less.
【請求項3】 前記基材に凹部を形成し、その凹部内に
前記溶射膜をコーティングしたことを特徴とする請求項
1または2記載の電気機器用コーティング部材。
3. The coating member for an electric device according to claim 1, wherein a concave portion is formed in the base material, and the thermal spray film is coated in the concave portion.
【請求項4】 前記凹部の底面に段差をつける溝を形成
したことを特徴とする請求項3記載の電気機器用コーテ
ィング部材。
4. The coating member for an electric device according to claim 3, wherein a groove for providing a step is formed on a bottom surface of the concave portion.
【請求項5】 前記溶射膜に対し溶射後に熱処理を施す
ことより前記溶射膜中に100MPa以上の圧縮残留応
力を作用させるように構成したことを特徴とする請求項
1、2、3または4記載の電気機器用コーティング部
材。
5. The thermal spray coating according to claim 1, wherein a heat treatment is performed after the thermal spraying to apply a compressive residual stress of 100 MPa or more to the thermal sprayed coating. Coating material for electrical equipment.
【請求項6】 冷却過程での相変態膨脹により前記溶射
膜中に100MPa以上の圧縮残留応力を作用させるよ
うに構成したことを特徴とする請求項1、2、3または
4記載の電気機器用コーティング部材。
6. The electrical equipment according to claim 1, wherein a compressive residual stress of 100 MPa or more is applied to the sprayed film by phase transformation expansion in a cooling process. Coating members.
【請求項7】 前記溶射膜の膜厚を0.2〜10mmと
したことを特徴とする請求項1、2、3、4、5または
6記載の電気機器用コーティング部材。
7. The coating member for electrical equipment according to claim 1, wherein the thickness of the sprayed film is 0.2 to 10 mm.
【請求項8】 ガス溶射またはプラズマ溶射を用いて前
記溶射膜をコーティングしたことを特徴とする請求項
1、2、3、4、5、6または7記載の電気機器用コー
ティング部材。
8. The coating member for electrical equipment according to claim 1, wherein said sprayed film is coated by gas spraying or plasma spraying.
【請求項9】 前記溶射膜の端部における前記基材との
自由縁をなす角度を、110度以上または25〜85度
としたことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、
6、7または8記載の電気機器用コーティング部材。
9. An angle between a free edge of the sprayed film and the base at an end of the sprayed film is 110 degrees or more or 25 to 85 degrees. ,
9. The coating member for an electric device according to 6, 7, or 8.
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