JPH0532472A - 炭素繊維複合材料への溶射方法 - Google Patents

炭素繊維複合材料への溶射方法

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JPH0532472A
JPH0532472A JP3210488A JP21048891A JPH0532472A JP H0532472 A JPH0532472 A JP H0532472A JP 3210488 A JP3210488 A JP 3210488A JP 21048891 A JP21048891 A JP 21048891A JP H0532472 A JPH0532472 A JP H0532472A
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Japan
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carbon fiber
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sprayed
spraying
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JP3210488A
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Akira Ito
彰 伊藤
Masatoshi Ayagaki
昌俊 綾垣
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭素繊維複合材料に耐熱、耐摩耗等の材料を
高密着力で溶射コーティングする方法。 【構成】 炭素繊維複合材料の表面に複数個の窪みを加
工しこれらの窪みを溶射により溶射材料で埋め込む。更
にその上から被溶射面に溶射材料を溶射施工する。 【効果】 窪みを埋めた溶射皮膜が炭素繊維複合材料基
材へのアンカーとなって作用し溶射皮膜全体の密着性を
著しく向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えば航空機用エンジン
や溶鋼鋳型部品等の高温部材への使用が好適な炭素繊維
複合材料表面へ耐熱、耐摩耗材料等の溶射を行なう方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維複合材料は特にその軽量性、耐
熱性を活かした応用が提案されてきているが、その際、
高温活性雰囲気にさらされる炭素繊維複合材料表面は化
学反応や物理的作用により劣化が急激に進み構造材とし
ての使用に支障を来す可能性がある。
【0003】このため炭素繊維複合材料表面には、しば
しば活性雰囲気との反応の抑制機能を持つMo、Nb、
Ta等の高融点金属材料やアルミナ、ムライト、炭化タ
ングステン等のセラミック材料及びこれらの混合物が保
護皮膜として溶射施工される。
【0004】通常これらの溶射を施した炭素繊維複合材
料は1000℃程度の高温で使用されるため、溶射皮膜
と炭素繊維複合材料基材の熱膨張係数の差異(例えばM
o:約4×10-6/℃、炭素繊維複合材料:約1×10
-6/℃)による大きな熱応力が発生し溶射皮膜の剥離に
つながり易く、従って溶射皮膜にはこの剥離応力に優る
強固な密着性が要求される。
【0005】しかし従来は溶射皮膜の密着性を向上させ
得る適切かつ有効な溶射方法が施されておらず、故に溶
射皮膜の密着信頼性は乏しいものとなっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したように溶射皮
膜と炭素繊維複合材料基材との結合力は小さく高温での
大きな剥離応力に対し、特に300μm厚さ以上の厚い
皮膜について密着性の乏しさが顕著であり、その向上が
課題となっていた。
【0007】また通常、溶射皮膜の機械的な噛み込みに
よる基材への結合力を向上させる方法として、被溶射基
材が金属やセラミックなどの非繊維質材料の場合はショ
ットブラスト法を用いる溶射方法が用いられており有効
な溶射方法となっている。
【0008】これは基材に炭化ケイ素、アルミナ等のシ
ョットブラスト材料を圧縮空気で基材表面に衝突させ被
溶射面全体に微細な凹凸を形成し、この凹凸面へ溶射施
工して、溶射皮膜の凹凸への噛み込みによる強い結合力
を利用する方法である。
【0009】しかし炭素繊維複合材料基材に同様のショ
ットブラスト処理を適用した場合、繊維の破断、裂傷に
より基材表面層の強度が著しく劣化し基材表面層の剥離
が生じる場合があるため、従来のショットブラスト法を
用いた溶射方法は炭素繊維複合材料基材の強度信頼性の
面から適切とは言い難かった。
【0010】そこでショットブラスト法を用いず、かつ
機械的結合力向上が可能な溶射方法が必要とされてい
た。
【0011】本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑み
炭素繊維複合材料基材への溶射皮膜の密着性を向上させ
るための溶射方法を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素繊維複合
材料基材の表面に複数個の窪みを設け、これらの窪みに
溶射を施すことにより窪みを溶射材料で埋め込み、さら
にこれら窪みと共に基材表面を溶射皮膜が覆うように溶
射することを特徴とする炭素繊維複合材料への溶射方法
である。
【0013】
【作用】溶射皮膜が基材に設けた複数の窪みを埋めてい
くことにより、これらの部分が皮膜と基材のアンカーと
して作用し、皮膜の機械的結合力を増加し密着性を向上
させることができる。
【0014】またこれら複数個の窪みは一定の間隔を保
って設けられているため従来技術のショットブラスト処
理において見られたような、被溶射面全面にわたる繊維
の破断や裂傷を生じないため基材の表面層の強度低下は
起こらない。
【0015】
【実施例】本実施例に用いた炭素繊維複合材料基材は炭
素繊維に炭素を含浸させた複合材料(以下C/Cコンポ
ジットという)であり、この基材表面に本発明による溶
射方法を用いて高融点金属のMoをプラズマ溶射した例
を示す。図1〜8は本発明の一実施例の各工程を示す。
【0016】溶射膜厚みが1.0mmを越える場合 まず図1に示すように表面に深さ1.0mm、直径1.
0mmの加工穴を5.0mm間隔で設けた厚さ5.0m
mのC/Cコンポジット基材を適当な止め具を用いて固
定する。
【0017】次に図2に示すように高融点金属Moをプ
ラズマ溶射し深さ約1.0mmの加工穴を溶射材料で埋
める。
【0018】更に図3に示すように溶射皮膜が所定の厚
さになるまでプラズマ溶射を継続する。
【0019】溶射膜厚みが1.0mm以下の場合 まず図4に示すように厚さ約1.0mmの鋼板を基材の
被溶射面に重ね適当な止め具を用いて固定する。
【0020】次に図5に示すように鋼板の上からドリル
加工により、鋼板を貫通しかつC/Cコンポジットの表
面から約1mm深さまで直径1.0mmの加工穴を、
5.0mm間隔で複数個設ける。
【0021】次に図6に示すように鋼板の上から高融点
金属Moをプラズマ溶射により1.1mm厚さになるよ
うに溶射しC/Cコンポジットに設けた加工穴を溶射皮
膜で埋める。
【0022】これにより加工穴を埋める際に加工穴周辺
に溶射皮膜が付着し溶射皮膜膜厚が不必要に厚くなるこ
とを防ぐことができる。
【0023】次に鋼板を取り除き図7に示すように溶射
皮膜で埋まった加工穴が設けられているC/Cコンポジ
ット表面に図8のようにMoを所定の厚さまで溶射す
る。
【0024】以上で述べた工程により製作したC/Cコ
ンポジットの特性試験結果例を以下に述べる。
【0025】表1には1000℃不活性雰囲気で1h
r.保持したときの試験結果を示すが、従来の未前処理
材料では300μm以上の膜厚のものは溶射皮膜の剥離
が生じたが、本方法を用いた場合は同条件でも剥離は生
じなかった。
【0026】また参考としてショットブラスト処理を使
用したものは基材の表面層からの剥離が生じた。
【0027】さらに溶射皮膜の厚さを大きくした場合、
従来の未前処理、及びショットブラスト処理材では1m
m以上のものは溶射形成不可能であったが、本方法では
溶射皮膜が形成可能であり、かつ高温に保持されても溶
射皮膜の剥離は見られなかった。
【0028】以上示したように、本方法は溶射皮膜のC
/Cコンポジットへの密着性を向上させることができ、
かつ従来法では形成不可能であった厚さのMo皮膜を溶
射することを可能にした。
【0029】また本実施例では溶射材料としてMoを使
用したが、この他にもTa、W、Nb等の金属やアルミ
ナ、ムライト、炭化タングステン、炭化クロム等のセラ
ミックス及びこれらの混合サーメットを使用しても良好
な密着性が得られる。
【0030】なお本実施例では直径1.0mmの加工穴
を用いたが、完全に加工穴を溶射材料で埋め、良好な密
着性を得るためには直径0.5mm以上かつ加工穴深さ
に対する直径の比が0.7以上であることが望ましい。
【0031】
【発明の効果】本発明により炭素繊維複合材料への溶射
保護皮膜の密着性が向上し信頼性が増す。更に、形成可
能な溶射皮膜の膜厚が拡大し、構造設計の自由度が増加
する。
【0032】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】加工穴を設けたC/Cコンポジットを止め具に
固定した様子を示す側面及び上面図である。
【図2】C/Cコンポジットに設けた加工穴をプラズマ
溶射により埋め込む様子を示す断面図である。
【図3】プラズマ溶射によりC/Cコンポジットの加工
穴を埋めた後、さらにその上からC/Cコンポジット表
面にMoをプラズマ溶射する様子を示す断面図である。
【図4】C/Cコンポジットと鋼板を一体に固定した様
子を示す側面及び上面図である。
【図5】C/Cコンポジット及び鋼板に同時に複数の加
工穴を設けた状態を示す断面及び上面図である。
【図6】鋼板の加工穴を通してC/Cコンポジットに設
けた加工穴をプラズマ溶射により埋め込む様子を示す断
面図及び上面図である。
【図7】プラズマ溶射によりC/Cコンポジットの加工
穴を埋めた後、鋼板を取り去った状態を示す断面及び上
面図である。
【図8】C/Cコンポジットの加工穴への溶射後、鋼板
を取り去り、(図7の状態)さらにその上からC/Cコ
ンポジット表面にMoをプラズマ溶射する様子を示す断
面及び上面図である。
【符号の説明】
1 C/Cコンポジット 2 止め具 3 加工穴 4 Mo溶射皮膜 5 プラズマ溶射ガン 6 鋼板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 炭素繊維複合材料基材の表面に複数個の
    窪みを設け、これらの窪みに溶射を施すことにより窪み
    を溶射材料で埋め込み、さらにこれら窪みと共に基材表
    面を溶射皮膜が覆うように溶射することを特徴とする炭
    素繊維複合材料への溶射方法。
JP3210488A 1991-07-29 1991-07-29 炭素繊維複合材料への溶射方法 Withdrawn JPH0532472A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0632040A (ja) * 1992-05-19 1994-02-08 Ricoh Co Ltd 孔版印刷機の製版装置
JPH0680896U (ja) * 1993-04-23 1994-11-15 日本カーター株式会社 多段式サブマージドモータポンプの軸受装置
KR20200140597A (ko) 2019-06-07 2020-12-16 주식회사 콜러노비타 온수세정기의 건조장치

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Effective date: 19981008