JP2003328107A - Method of forming oxide-ceramic composite material - Google Patents
Method of forming oxide-ceramic composite materialInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス複合
材料の新規な形成方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel method for forming a ceramic composite material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】耐摩耗性溶射皮膜の形成法としては、高
硬度セラミックス材料を基材上に溶射する方法が、最も
簡便である。しかしながら、この方法では、硬質セラミ
ックスのみで構成される低靱性の皮膜が形成されるの
で、セラミックス本来の優れた耐摩耗性を必ずしも生か
し切れないという問題点を有する。2. Description of the Related Art The most convenient method for forming a wear resistant sprayed coating is to spray a high hardness ceramic material onto a substrate. However, this method has a problem in that the excellent wear resistance inherent to ceramics cannot always be used because a low toughness film composed of only hard ceramics is formed.
【０００３】一般に、セラミックス材料の様な脆性材料
においては、靱性をあげることにより、その硬度(およ
びそれに相関する耐摩耗性)が向上することが知られて
おり、そのためには、結晶粒径の微細化が有効である。
しかしながら、溶射法では、溶射材料を溶融して基材に
吹きつけた後、急冷凝固することにより、溶射皮膜を形
成させるので、特に高硬度セラミックス材料を溶射材料
とする方法では、皮膜中の結晶粒径を制御することは、
非常に困難である。また、金属材料と高硬度セラミック
ス材料との混合材料を使用する方法では、溶射材料中の
一次粒子径が小さくなるほど、溶射中の加熱により、硬
質相の変質が大きくなり、耐摩耗性を低下させる。この
様に、従来の溶射方法では、溶射皮膜中の結晶粒径を制
御することおよび/または硬質相の変質を抑制すること
は、実際上不可能である。It is generally known that in a brittle material such as a ceramic material, increasing the toughness improves its hardness (and the wear resistance which correlates with it). Miniaturization is effective.
However, in the thermal spraying method, the thermal spraying material is melted and blown onto the base material, and then rapidly solidified to form a thermal spray coating. Controlling particle size is
Very difficult. Further, in the method of using a mixed material of a metal material and a high-hardness ceramic material, the smaller the primary particle diameter in the thermal spray material, the greater the alteration of the hard phase due to heating during thermal spraying, and the reduction in wear resistance. . As described above, in the conventional thermal spraying method, it is practically impossible to control the crystal grain size in the thermal spray coating and / or suppress the alteration of the hard phase.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、酸
化物セラミックス複合材料を形成するに際し、材料中の
結晶粒子径を制御することにより、硬度および耐摩耗性
に優れたセラミックス複合材料を容易に形成し得る新た
な技術を提供することを主な目的とする。Therefore, the present invention facilitates the production of a ceramic composite material excellent in hardness and wear resistance by controlling the crystal grain size in the material when forming an oxide ceramic composite material. The main purpose is to provide a new technology that can be formed in.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点に留意しつつ、研究を重ねた結果、それぞれ粒径
を制御したAl2O3粉末と特定のセラミックス粉末とを含
む造粒セラミックス材料を用いて基材に対する溶射を行
った後、形成されたアモルファス(非晶質)の溶射皮膜を
特定条件下に熱処理する場合には、粒子径を10nm〜10μ
mの範囲で制御した結晶を析出・分散し、高硬度で、靱
性に優れた溶射皮膜が得られることを見出した。The present inventor has conducted research while paying attention to the problems of the prior art, and as a result, has found that an Al 2 O 3 powder having a controlled grain size and a specific ceramic powder are produced. After performing thermal spraying on the base material using a granular ceramics material, when heat-treating the formed amorphous (amorphous) thermal spray coating under specific conditions, the particle diameter is 10 nm to 10 μm.
It has been found that a crystal sprayed with high hardness and excellent toughness can be obtained by depositing and dispersing crystals controlled in the range of m.
【０００６】さらに、上記の手法により得られた溶射皮
膜を基材から剥離することにより得られるシート状など
の溶射堆積物を上記と同様にして熱処理する場合には、
やはり粒子径を制御した結晶を析出・分散し、高硬度
で、靱性に優れた新規な材料が得られることを見出し
た。Further, when the thermal spray deposit such as a sheet obtained by peeling the thermal spray coating obtained by the above method from the substrate is heat treated in the same manner as above,
It has also been found that a crystal having a controlled particle size is precipitated and dispersed to obtain a new material having high hardness and excellent toughness.
【０００７】すなわち、本発明は、下記の酸化物セラミ
ックス複合材料の形成方法を提供する。
１．酸化物セラミックス複合材料の形成方法において、
セラミック材料を用いる溶射法により形成した複酸化物
非晶質材料を熱処理して、複数種の結晶粒子を析出させ
ることを特徴とする酸化物セラミックス複合材料の形成
方法。
２．セラミック溶射材料が、それぞれ粒径1μm以下の微
粉末である(1) Al2O3と(2) Y2O3、ZrO2、Gd2O3およびEr
2O3から選ばれた少なくとも1種とから得られた造粒物で
ある上記項１に記載の複合材料の形成方法。
３．セラミック溶射材料の組成が、各々の共晶組成±10
wt%(Al2O3基準)である上記項１〜２のいずれかに記載の
複合材料の形成方法。
４．結晶粒子析出のための熱処理を800℃以上かつ構成
成分の共晶温度未満で行う上記項１〜３のいずれかに記
載の複合材料の形成方法。
５．熱処理を900〜1400℃で行う上記項４に記載の複合
材料の形成方法。
６．結晶粒径を10nm〜10μmの範囲で制御する請求項１
〜５のいずれかに記載の複合材料の形成方法。
７．複合材料が、基材上に皮膜として存在する上記項１
〜６のいずれかに記載の複合材料の形成方法。
８．複合材料が、基材から分離された単一材料である上
記項１〜６のいずれかに記載の複合材料の形成方法。That is, the present invention provides the following method for forming an oxide ceramic composite material. 1. In the method for forming an oxide ceramic composite material,
A method for forming an oxide-ceramic composite material, which comprises heat-treating a multiple oxide amorphous material formed by a thermal spraying method using a ceramic material to precipitate a plurality of types of crystal particles. 2. Ceramic spray material is fine powder with particle size of 1μm or less (1) Al 2 O 3 and (2) Y 2 O 3 , ZrO 2 , Gd 2 O 3 and Er
Item 2. The method for forming a composite material according to Item 1, which is a granulated product obtained from at least one selected from 2 O 3 . 3. The composition of the ceramic sprayed material is eutectic composition ± 10
Item 3. The method for forming a composite material according to any one of Items 1 and 2, which is wt% (based on Al 2 O 3 ). 4. 4. The method for forming a composite material according to any one of items 1 to 3, wherein the heat treatment for crystal grain precipitation is performed at 800 ° C. or higher and below the eutectic temperature of the constituents. 5. 5. The method for forming a composite material as described in 4 above, wherein the heat treatment is performed at 900 to 1400 ° C. 6. The crystal grain size is controlled within the range of 10 nm to 10 μm.
6. The method for forming a composite material according to any one of 5 to 5. 7. Item 1. The composite material is present as a film on the substrate.
7. The method for forming a composite material according to any one of 6 to 6. 8. 7. The method for forming a composite material according to any one of Items 1 to 6, wherein the composite material is a single material separated from the base material.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明方法において、セラミック
材料の溶射堆積層の支持体となるべき基材(被溶射体)
は、溶射が可能である限り、特に限定されない。この様
な基材としては、公知の被溶射体である金属、セラミッ
クスなどが例示される。また、冷却操作を必要とする
が、プラスチック、布帛、紙などを支持体として使用す
ることも可能である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the method of the present invention, a base material (sprayed material) to be a support for a sprayed deposited layer of ceramic material
Is not particularly limited as long as it can be sprayed. Examples of such a base material include metal, ceramics, and the like, which are publicly known objects to be sprayed. Although it requires a cooling operation, it is also possible to use plastic, cloth, paper or the like as the support.
【０００９】本発明による複合材料は、用途に応じて、
種々の形態とすることができる。例えば、高温で使用さ
れるタービン用部品、ジェットエンジン用部品などの表
面に耐熱性皮膜として形成することができる。The composite material according to the invention, depending on the application,
It can take various forms. For example, it can be formed as a heat-resistant coating on the surfaces of turbine components, jet engine components, etc. used at high temperatures.
【００１０】或いは、本発明による複合材料は、平板基
材上に堆積された溶射層を基板から分離することによ
り、板状或いはシート状材料として形成することもでき
る。Alternatively, the composite material according to the present invention can be formed as a plate-like or sheet-like material by separating the thermal sprayed layer deposited on the flat plate base material from the substrate.
【００１１】或いは、本発明による複合材料は、所定形
状の部品に対応する形状を有する型内にセラミック材料
を溶射した後、溶射堆積物を型から分離することによ
り、所望の部品の形態で得ることもできる。Alternatively, the composite material according to the present invention is obtained in the form of the desired part by spraying the ceramic material into a mold having a shape corresponding to the predetermined shaped part and then separating the spray deposit from the mold. You can also
【００１２】溶射材料は、Al2O3粒子とY2O3、ZrO2、Gd2
O3およびEr2O3から選ばれた少なくとも1種の粒子とを組
み合わせたセラミック材料粒子とからなる造粒物であ
る。これらのセラミック材料の各粒子は、通常粒径1μm
以下であり、操作性に劣る。本発明においては、溶射材
料の取り扱い性を改善し、かつ均質で安定した材料を形
成させるために、これら材料の粒子を各々の組み合わせ
における共晶組成もしくはその±10mol%Al2O3以内とな
る共晶近傍の組成で混合し、造粒することにより、溶射
材料とする。例えば、Y2O3-Al2O3系(共晶組成：Al2O3=7
9mol%、共晶点温度：1820℃)を使用する場合の組成比
は、Al2O3=79±10mol%とし、残余をY2O3とする。The thermal spray material is composed of Al 2 O 3 particles and Y 2 O 3 , ZrO 2 , Gd 2
It is a granulated product composed of ceramic material particles in which at least one kind of particles selected from O 3 and Er 2 O 3 is combined. Each particle of these ceramic materials usually has a particle size of 1 μm
It is below, and the operability is poor. In the present invention, in order to improve the handling property of the thermal spray material and to form a homogeneous and stable material, the particles of these materials have a eutectic composition in each combination or within ± 10 mol% Al 2 O 3 thereof. A thermal spray material is obtained by mixing and granulating with a composition near the eutectic. For example, Y 2 O 3 -Al 2 O 3 system (eutectic composition: Al 2 O 3 = 7
9 mol%, eutectic point temperature: 1820 ° C.), the composition ratio is Al 2 O 3 = 79 ± 10 mol%, and the balance is Y 2 O 3 .
【００１３】ZrO2-Al2O3系(共晶組成：Al2O3=62mol%、
共晶点温度：1710℃)を使用する場合の組成比は、Al2O3
=62±10mol%とし、残余をZrO2とする。ZrO 2 -Al 2 O 3 system (eutectic composition: Al 2 O 3 = 62 mol%,
Eutectic point temperature: 1710 ℃) composition ratio is Al 2 O 3
= 62 ± 10 mol% and the rest ZrO 2 .
【００１４】Gd2O3-Al2O3系(共晶組成：Al2O3=78mol%、
共晶点温度：1760℃)を使用する場合の組成比は、Al2O3
=78±10mol%とし、残余をGd2O3とする。Gd 2 O 3 -Al 2 O 3 system (eutectic composition: Al 2 O 3 = 78 mol%,
(Eutectic point temperature: 1760 ℃) composition ratio is Al 2 O 3
= 78 ± 10 mol% and the rest is Gd 2 O 3 .
【００１５】Er2O3-Al2O3系(共晶組成：Al2O3=80±10mo
l%、共晶点温度：1885℃)を使用する場合の組成比は、A
l2O3=80±10mol%とし、残余をEr2O3とする。Er 2 O 3 -Al 2 O 3 system (eutectic composition: Al 2 O 3 = 80 ± 10mo
1%, eutectic point temperature: 1885 ° C), the composition ratio is
L 2 O 3 = 80 ± 10 mol% and the balance Er 2 O 3 .
【００１６】造粒物の粒径は、通常20〜100μm程度であ
り、好ましくは25〜70μm程度である。溶射材料は、常
法に従って、セラミック材料粉末をバインダーとともに
スラリー化し、スプレードライする方法などにより、造
粒することができる。The particle size of the granulated product is usually about 20 to 100 μm, preferably about 25 to 70 μm. The thermal spraying material can be granulated by a method such as a method in which a ceramic material powder is slurried together with a binder and spray-dried according to a conventional method.
【００１７】基材に対する上記溶射材料の溶射手法は、
基材上に溶射皮膜或いは溶射堆積層を形成出来る限り限
定されない。溶射法としては、公知の減圧プラズマ溶射
法、常圧プラズマ溶射法、高周波誘導プラズマ法、フレ
ーム溶射法などが例示される。溶射時の雰囲気は、基材
の種類などに応じて、不活性雰囲気(Ar、N2など)、大気
雰囲気などとすることができる。これらの溶射法の中で
は、減圧プラズマ溶射法がより好ましい。The thermal spraying method of the thermal spraying material on the substrate is as follows.
It is not limited as long as a sprayed coating or a sprayed deposited layer can be formed on the substrate. Examples of the thermal spraying method include known low pressure plasma spraying method, normal pressure plasma spraying method, high frequency induction plasma method, flame spraying method and the like. The atmosphere at the time of thermal spraying can be an inert atmosphere (Ar, N 2, etc.), an air atmosphere, etc., depending on the type of the substrate. Among these thermal spraying methods, the low pressure plasma spraying method is more preferable.
【００１８】上記の様な溶射操作により、基材上に所定
の厚さで非晶質(アモルファス)の溶射皮膜或いは溶射堆
積層を形成させることができる。次いで、この溶射皮膜
を或いは基材から分離した溶射堆積物を800℃以上かつ
共晶温度未満(より好ましくは、900〜1400℃程度)で所
定の時間熱処理することにより、α-Al2O3と複酸化物と
が結晶化する。熱処理時間は、溶射皮膜を設けた基材の
組成と用途、溶射堆積物の組成と用途などに応じて、適
宜選択することが出来る。この熱処理時には、温度と時
間とを適切に選択することにより、溶射皮膜或いは溶射
堆積物中に形成される結晶粒子径を10nm〜10μm程度の
範囲で制御することが可能である。一般に、低温度域で
熱処理を行う場合には小さな粒径での制御が容易とな
り、高温度域で熱処理を行う場合には大きな粒径が短時
間で形成される。By the above-mentioned thermal spraying operation, an amorphous thermal spray coating or a thermal spray deposition layer can be formed on the substrate with a predetermined thickness. Then, the thermal sprayed coating or a thermal sprayed deposit separated from the substrate is heat-treated at a temperature of 800 ° C. or higher and lower than the eutectic temperature (more preferably about 900 to 1400 ° C.) for a predetermined time to obtain α-Al 2 O 3 And the double oxide are crystallized. The heat treatment time can be appropriately selected depending on the composition and application of the substrate provided with the thermal spray coating, the composition and application of the thermal spray deposit, and the like. At the time of this heat treatment, it is possible to control the crystal grain size formed in the thermal spray coating or the thermal spray deposit in the range of about 10 nm to 10 μm by appropriately selecting the temperature and the time. Generally, when heat treatment is performed in a low temperature range, control with a small grain size is easy, and when heat treatment is performed in a high temperature range, a large grain size is formed in a short time.
【００１９】この熱処理により、溶射皮膜中或いは溶射
堆積物中にそれぞれの組成に応じた結晶粒子が析出す
る。By this heat treatment, crystal grains according to the respective compositions are deposited in the sprayed coating or the spray deposit.
【００２０】[0020]
【発明の効果】一般に、溶射皮膜(溶射堆積物について
も同様)の硬度および耐摩耗性は、分散した粒子の径が
小さいほど向上する。換言すれば、溶射皮膜の機械的特
性は、その結晶粒径に大きく依存する。本発明によれ
ば、溶射皮膜或いは溶射堆積物中の結晶粒子径の制御が
容易となるので、要求される特性に応じた材料設計が可
能となり、過酷な環境にさらされる部材の耐久性・性能
の向上につながる。EFFECTS OF THE INVENTION Generally, the hardness and wear resistance of a thermal spray coating (the same applies to a thermal spray deposit) are improved as the diameter of dispersed particles is smaller. In other words, the mechanical properties of the thermal spray coating are highly dependent on its crystal grain size. According to the present invention, it is possible to easily control the crystal particle size in the thermal spray coating or the thermal spray deposit, so that it is possible to design the material according to the required characteristics, and the durability and performance of the member exposed to a harsh environment. Leads to improvement of.
【００２１】例えば、本発明により耐熱性基材上に溶射
皮膜として形成されるAl2O3/Y3Al5O 12共晶複合材料は、
高温での曲げ強さ、クリープ特性などに優れているの
で、高効率発電タービン、ジェットエンジンなどの高温
部材における皮膜として、極めて有用である。For example, thermal spraying on a heat resistant substrate according to the present invention
Al formed as a film2O3/ Y3AlFiveO 12Eutectic composite material
It has excellent bending strength at high temperature and creep properties.
In high-efficiency power generation turbines, jet engines, etc.
It is extremely useful as a film on members.
【００２２】また、所定形状の型内に溶射することによ
り堆積物の形態で得られるAl2O3/Y3Al5O12共晶複合素材
は、必要に応じ仕上げ加工された後、それ自体耐熱性、
耐摩耗性などに優れた構造部品として有用である。Further, the Al 2 O 3 / Y 3 Al 5 O 12 eutectic composite material obtained in the form of a deposit by spraying into a mold of a predetermined shape is itself processed after finishing. Heat-resistant,
It is useful as a structural component with excellent wear resistance.
【００２３】[0023]
【実施例】実施例１
予めスプレードライ法により調製したAl2O3-Y2O3造粒粉
末(モル比でAl2O3:Y2O 3=8:2、粒径=25〜63μm)を溶射材
料として用いて、減圧プラズマ溶射法(溶射ガン：“F4M
B”、Sulzer Metco社製)により、基材としての耐熱鋼表
面に溶射皮膜を形成した後、基材から溶射皮膜を剥離し
た。次いで、得られた溶射皮膜試料(SA)或いはSAをさら
に大気中所定の温度(1000℃、1200℃および1400℃)で24
時間熱処理した後、各試料(SA、S10、S12およびS14)に
ついて、各種の評価を行った。[Example] Example 1
Al prepared in advance by the spray dry method2O3-Y2O3Granulated powder
Powder (Al in molar ratio2O3: Y2O 3= 8: 2, particle size = 25-63 μm)
Used as a coating material, low pressure plasma spraying method (spraying gun: “F4M
B ”made by Sulzer Metco), heat resistant steel table as a base material
After forming the thermal spray coating on the surface, peel the thermal spray coating from the base material.
It was Next, the obtained thermal spray coating sample (SA) or SA
24 at the specified temperature (1000 ℃, 1200 ℃ and 1400 ℃) in the atmosphere.
After heat-treating for each sample (SA, S10, S12 and S14)
Then, various evaluations were performed.
【００２４】なお、実施例１および比較例1における溶
射条件は、いずれも下記表１に示す通りである。The thermal spraying conditions in Example 1 and Comparative Example 1 are as shown in Table 1 below.
【００２５】[0025]
【表１】
図1は、溶射しただけの剥離皮膜試料(SA)および溶射後
に熱処理した本発明による剥離皮膜試料3種(S10=1000℃
処理、S12=1200℃処理、S14=1400℃処理)のX線回折図を
示す。[Table 1] FIG. 1 shows three types of release coating samples (SA) just sprayed and three release coating samples (S10 = 1000 ° C.) heat-treated after thermal spraying according to the present invention.
Processing, S12 = 1200 ° C. treatment, S14 = 1400 ° C. treatment).
【００２６】図1から明らかな様に、溶射のみにより得
られた試料SAでは、結晶相のピークは、殆ど認められ
ず、アモルファス構造であることを示している(小さな
ピークは、α-Al2O3によるものと推測される)。熱処理
温度が高くなるに従って、各形成相のピークが大きくな
っている。より詳細には、溶射後に1000℃で熱処理した
試料S10において、すでにα- Al2O3とY3Al5O12(ガーネ
ット)の生成が始まっていることが明らかである。さら
に、溶射後に1200℃で熱処理した試料S12および溶射後
に1400℃で熱処理した試料S14においては、α-Al2O3とY
3Al5O12のピークが大きくなる以外は、新たな結晶相の
析出などは全く見られなかった。As is clear from FIG. 1, in the sample SA obtained only by thermal spraying, almost no peak of the crystal phase was observed, indicating that the sample SA had an amorphous structure (the small peak is α-Al 2 It is presumed to be due to O 3. ) The peak of each forming phase becomes larger as the heat treatment temperature becomes higher. More specifically, it is clear that the formation of α-Al 2 O 3 and Y 3 Al 5 O 12 (garnet) has already started in sample S10 that has been heat-treated at 1000 ° C. after spraying. Further, in sample S12 that was heat-treated at 1200 ° C. after spraying and in sample S14 that was heat-treated at 1400 ° C. after spraying, α-Al 2 O 3 and Y
No precipitation of a new crystalline phase was observed at all except that the peak of 3 Al 5 O 12 was increased.
【００２７】図２〜４は、試料SA、S12およびS14のSEM
による断面組織写真を電子的に処理した画像データを示
す図面である。図２から明らかな様に、ラメラ毎に濃淡
が見られることから、試料SA全体ではアモルファスにな
っているものの、ラメラ毎に組成が異なっていることが
わかる。また、図３からは、S12では、マトリックス(Y3
Al5O12と思われる)中に粒径100nm程度のα-Al2O3(黒い
粒子)が微細に分散している様子が観察された。図４か
らは、試料S14では、α-Al2O3が粒径1μm程度にまで大
きく成長していた。
比較例１Al2O3-Y2O3混合粉末(モル比でAl2O3:Y2O3=8:
2、粒径=25μm)を溶射材料として用いる以外は実施例1
と同様にして、各種の剥離皮膜試料(熱処理なし=MA；熱
処理温度1000℃=M10、熱処理温度1200℃=M12および熱処
理温度1400℃=M14)を調製した。2 to 4 are SEMs of samples SA, S12 and S14.
2 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph according to FIG. As is clear from FIG. 2, since light and shade are seen for each lamella, it can be seen that although the sample SA as a whole is amorphous, the composition differs for each lamella. Further, from FIG. 3, in S12, the matrix (Y 3
It was observed that α-Al 2 O 3 (black particles) having a particle size of about 100 nm was finely dispersed in Al 5 O 12 ). From FIG. 4, in sample S14, α-Al 2 O 3 was grown to a particle size of about 1 μm. Comparative Example 1 Al 2 O 3 -Y 2 O 3 mixed powder (Al 2 O 3 : Y 2 O 3 = 8:
Example 2, except that (2, particle size = 25 μm) is used as the thermal spray material.
Various release coating samples (without heat treatment = MA; heat treatment temperature 1000 ° C. = M10, heat treatment temperature 1200 ° C. = M12 and heat treatment temperature 1400 ° C. = M14) were prepared in the same manner as in.
【００２８】図５は、比較例１による試料MA、M10、M12
およびM14のX線回折図を示す。図５から明らかな様に、
溶射のみで得られた試料MAは、主にγ-Al2O3とY2O3とに
より構成されていること、および溶射後に1000℃で熱処
理した試料M10においても、大きな変化が認められない
ことが明らかである。溶射後に1200℃で熱処理した試料
M12においては、γ-Al2O3がα-Al2O3へと変態し、ま
た、Y3Al5O12(ガーネット)の生成が始まっている。溶射
後に1400℃で熱処理した試料M14においては、α-Al2O3
とY3Al5O12とが大きく成長するとともに、Y2O3のピーク
が非常に小さくなっている。FIG. 5 shows samples MA, M10, M12 according to Comparative Example 1.
And X-ray diffractograms of M14 are shown. As is clear from FIG.
Sample MA obtained only by thermal spraying is mainly composed of γ-Al 2 O 3 and Y 2 O 3 , and no significant change is observed in sample M10 heat-treated at 1000 ° C. after thermal spraying. It is clear. Sample that was heat treated at 1200 ℃ after thermal spraying
In M12, γ-Al 2 O 3 is transformed into α-Al 2 O 3 , and the production of Y 3 Al 5 O 12 (garnet) has started. In sample M14 which was heat treated at 1400 ° C after thermal spraying, α-Al 2 O 3
And Y 3 Al 5 O 12 grow greatly, and the peak of Y 2 O 3 becomes very small.
【００２９】図６〜図９は、比較例１による試料MA、M1
0、M12およびM14のSEMによる断面組織写真を電子的に処
理した画像データを示す図面である。図６から明らかな
様に、熱処理を行わない試料MAでは、Al2O3(図中の黒色
部分)とY2O3 (図中の白色部分)とが積層した構造となっ
ている。さらに、図７〜図９から明らかな様に、熱処理
を行った試料M10、M12およびM14では、Al2O3とY2O3との
界面での反応により、YAGが生成するが、組織として
は、熱処理前の積層構造に大きな変化は認められない。
これらの観察結果は、図５に示すX線回折の結果とも良
く一致している。
参考例１
図１０は、実施例1による溶射皮膜試料SA、S10およびS1
2ならびに比較例1による溶射皮膜試料MA、M10およびM12
の硬度を対比して示すグラフである。本発明による試料
S10およびS12は、熱処理により硬度が大幅に改善されて
いることが明らかである。
実施例２
予めスプレードライ法により調製したAl2O3-ZrO2造粒粉
末(モル比でAl2O3:ZrO 2=38:62、粒径=25〜63μm)を溶射
材料として用いる以外は実施例1と同様にして、剥離皮
膜試料を調製した。6 to 9 show samples MA and M1 according to Comparative Example 1.
Electronically processed SEM cross-section photographs of 0, M12 and M14
It is a figure which shows the processed image data. Clear from FIG.
Similarly, in the sample MA without heat treatment, Al2O3(Black in the figure
Part) and Y2O3 (White part in the figure)
ing. Further, as is clear from FIGS. 7 to 9, heat treatment
In samples M10, M12 and M14 for which2O3And Y2O3With
YAG is generated by the reaction at the interface, but as a tissue
No significant change was observed in the laminated structure before heat treatment.
These observation results are good with the X-ray diffraction results shown in FIG.
It agrees well.
Reference example 1
FIG. 10 is a thermal spray coating sample SA, S10 and S1 according to Example 1.
2 and spray coating samples MA, M10 and M12 according to Comparative Example 1
It is a graph which shows the hardness of FIG. Sample according to the invention
The hardness of S10 and S12 has been significantly improved by heat treatment.
It is clear that
Example 2
Al prepared in advance by the spray dry method2O3-ZrO2Granulated powder
Powder (Al in molar ratio2O3: ZrO 2= 38:62, particle size = 25-63 μm)
Exfoliated skin in the same manner as in Example 1 except that it was used as a material.
Membrane samples were prepared.
【００３０】得られた試料は、Al2O3-Y2O3材料と同様の
良好な特性を発揮した。
実施例３
予めスプレードライ法により調製したAl2O3-Gd2O3造粒
粉末(モル比でAl2O3: Gd2O3=22:78、粒径=25〜63μm)を
溶射材料として用いる以外は実施例1と同様にして、剥
離皮膜試料を調製した。The resulting sample exhibited the same good characteristics as the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 material. Example 3 Al 2 O 3 -Gd 2 O 3 granulated powder (a molar ratio of Al 2 O 3 : Gd 2 O 3 = 22: 78, particle size = 25 to 63 μm) prepared in advance by a spray drying method was sprayed. A release coating sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above was used as.
【００３１】得られた試料は、Al2O3-Y2O3材料と同様の
良好な特性を発揮した。
実施例４
予めスプレードライ法により調製したAl2O3-Er2O3造粒
粉末(モル比でAl2O3: Er2O3=20:80、粒径=25〜63μm)を
溶射材料として用いる以外は実施例1と同様にして、剥
離皮膜試料を調製した。The obtained sample exhibited the same good characteristics as the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 material. Example 4 An Al 2 O 3 -Er 2 O 3 granulated powder (Al 2 O 3 : Er 2 O 3 = 20: 80 in a molar ratio, a particle size = 25 to 63 μm) prepared in advance by a spray drying method was sprayed. A release coating sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above was used as.
【００３２】得られた試料は、Al2O3-Y2O3材料と同様の
良好な特性を発揮した。The resulting sample exhibited the same good characteristics as the Al 2 O 3 -Y 2 O 3 material.
【図１】実施例１で得られた各試料のX線回折図であ
る。1 is an X-ray diffraction diagram of each sample obtained in Example 1. FIG.
【図２】実施例１で得られた試料SAのSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 2 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph by SEM of the sample SA obtained in Example 1.
【図３】実施例１で得られた試料S12のSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 3 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structural photograph by SEM of Sample S12 obtained in Example 1.
【図４】実施例１で得られた試料S14のSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 4 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph by SEM of the sample S14 obtained in Example 1.
【図５】比較例１で得られた各試料のX線回折図であ
る。5 is an X-ray diffraction diagram of each sample obtained in Comparative Example 1. FIG.
【図６】比較例１で得られた試料MAのSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 6 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph by SEM of the sample MA obtained in Comparative Example 1.
【図７】比較例１で得られた試料M10のSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 7 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph by SEM of Sample M10 obtained in Comparative Example 1.
【図８】比較例１で得られた試料M12のSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 8 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph by SEM of Sample M12 obtained in Comparative Example 1.
【図９】比較例１で得られた試料M14のSEMによる断面組
織写真を電子的に処理した画像データを示す図面であ
る。FIG. 9 is a drawing showing image data obtained by electronically processing a cross-sectional structure photograph by SEM of Sample M14 obtained in Comparative Example 1.
【図１０】実施例1による溶射皮膜試料SA、S10およびS1
2ならびに比較例1による溶射皮膜試料MA、M10およびM12
の硬度を対比して示すグラフである。FIG. 10: Thermal spray coating samples SA, S10 and S1 according to Example 1
2 and spray coating samples MA, M10 and M12 according to Comparative Example 1
It is a graph which shows the hardness of FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K031 AA02 AA08 AB08 AB11 CB09 CB18 CB42 CB43 DA01 DA04 EA10 FA01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 4K031 AA02 AA08 AB08 AB11 CB09 CB18 CB42 CB43 DA01 DA04 EA10 FA01
Claims (8)
おいて、セラミック材料を用いる溶射法により形成した
複酸化物非晶質材料を熱処理して、複数種の結晶粒子を
析出させることを特徴とする酸化物セラミックス複合材
料の形成方法。1. A method for forming an oxide-ceramic composite material, which comprises heat-treating a multiple oxide amorphous material formed by a thermal spraying method using a ceramic material to precipitate a plurality of types of crystal particles. Method for forming ceramics composite material.
以下の微粉末である(1)Al2O3と(2) Y2O3、ZrO2、Gd2O3
およびEr2O3から選ばれた少なくとも1種とから得られた
造粒物である請求項１に記載の複合材料の形成方法。2. The ceramic spray material has a particle size of 1 μm.
The following fine powders are (1) Al 2 O 3 and (2) Y 2 O 3 , ZrO 2 , Gd 2 O 3
2. The method for forming a composite material according to claim 1, which is a granulated product obtained from at least one selected from Er 2 O 3 .
組成±10wt%(Al2O3基準)である請求項１〜２のいずれか
に記載の複合材料の形成方法。3. The method for forming a composite material according to claim 1, wherein the composition of the ceramic sprayed material is each eutectic composition ± 10 wt% (Al 2 O 3 basis).
かつ構成成分の共晶温度未満で行う請求項１〜３のいず
れかに記載の複合材料の形成方法。4. The method for forming a composite material according to claim 1, wherein the heat treatment for crystal grain precipitation is performed at 800 ° C. or higher and below the eutectic temperature of the constituents.
載の複合材料の形成方法。5. The method for forming a composite material according to claim 4, wherein the heat treatment is performed at 900 to 1400 ° C.
請求項１〜５のいずれかに記載の複合材料の形成方法。6. The method for forming a composite material according to claim 1, wherein the crystal grain size is controlled in the range of 10 nm to 10 μm.
請求項１〜６のいずれかに記載の複合材料の形成方法。7. The method for forming a composite material according to claim 1, wherein the composite material is present as a film on a base material.
である請求項１〜６のいずれかに記載の複合材料の形成
方法。8. The method for forming a composite material according to claim 1, wherein the composite material is a single material separated from a base material.
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