JPH08232056A - 溶射皮膜の作製方法 - Google Patents

溶射皮膜の作製方法

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JPH08232056A
JPH08232056A JP7036336A JP3633695A JPH08232056A JP H08232056 A JPH08232056 A JP H08232056A JP 7036336 A JP7036336 A JP 7036336A JP 3633695 A JP3633695 A JP 3633695A JP H08232056 A JPH08232056 A JP H08232056A
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Japan
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thermal spray
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spray coating
coating
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JP7036336A
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Atsuo Suzuki
淳夫 鈴木
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Suzuki Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、従来法よりもめっき皮膜厚
さを減少させながら、十分な密着強さを確保でき、コス
ト低減と作業性向上を図ることが可能な溶射皮膜の作製
方法を提供することにある。 【構成】 本発明の作製方法では、素材1の表面にサン
ドブラスト処理を行って素材1の表面を粗面化し、この
粗面化した素材1の表面にめっきを施し、その後に、め
っき層2の表面に溶射材料を溶射して溶射皮膜3を形成
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、密着性に優れる溶射皮
膜の作製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、金属又は金属酸化物の溶射材料を
加熱し、溶融状態にした溶射材料の微粉末等を相手素材
に吹き付けてコーテングする各種の溶射法が提案されて
おり、これら溶射法によって耐摩耗性などが要求される
部品の素材表面に硬質層の溶射皮膜が形成されている。
この溶射皮膜は、主にアンカー効果で相手素材との密着
強さを確保しており、そのため、溶射皮膜の密着強さを
向上させるには、素材表面を溶射前に粗面化する必要が
ある。
【0003】このような粗面化を行う方法としては、サ
ンドブラスト法、機械加工法等がある。その中でも、サ
ンドブラスト法は、所定圧の圧縮空気で砂を素材表面に
吹き付ける処理方法であって簡単に行える上、ある程度
の密着強さが得られるため、最も一般的に行われてい
る。また、他の方法としてはめっき処理法が提供されて
おり、素材表面にNiーP−SiC等のめっきを行い、
素材表面を粗面化して密着強さを向上させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たサンドブラスト法で得られる表面粗さは、素材がアル
ミニウム系材料の場合は3〜5μmRa(中心線平均あ
らさ)であり、鉄系材料の場合は1〜3μmRaであっ
て、それ程大きくはないので、形成される溶射皮膜の密
着強さを向上させるには限界を有していた。また、素材
表面にめっきを行う場合には、サンドブラスト法以上の
表面粗さを得ることは可能であるが、例えばサンドブラ
スト法の2倍の密着強さを得るには200μm程度のめ
っき膜厚を必要とするので、多くの時間とコストが掛か
った。しかも、サンドブラスト法と同程度の表面粗さで
は、めっき処理を施した方が溶射皮膜の密着強さが小さ
いという問題もあった。
【0005】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、従来法よりもめっき皮膜厚
さを減少させながら、十分な密着強さを確保でき、コス
ト低減と作業性向上を図ることが可能な溶射皮膜の作製
方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明においては、素材表面にサ
ンドブラスト処理を行って該素材表面を粗面化し、この
粗面化した素材表面にめっきを施し、その後に、該めっ
き層の表面に溶射材料を溶射して溶射皮膜を形成してい
る。
【0007】ところで、溶射皮膜の密着強さは、アンカ
ー効果によるものが主であるため、溶射皮膜を形成させ
る素材の表面粗さが重要な因子となるが、サンドブラス
ト処理のみによる表面粗さの増大には限界があり、めっ
き皮膜のみでは表面粗さを大きくするため膜厚を大きく
する必要があった。
【0008】そこで、本発明に係る溶射皮膜の作製方法
では、図1に示す如く、めっき処理を施す前に素材1の
表面に矢印方向からサンドブラスト処理を行って、素材
1の表面を粗面化する。次いで、この粗面化した素材1
の表面にNiーPーSiC等のめっきを行って、図2に
示すように分散めっき層2を形成する。しかる後、図3
に示すように分散めっき層2の表面上に溶射皮膜(例え
ば、NiCr等)3を形成している。
【0009】本発明の作製方法によると、めっき皮膜を
薄くしても、サンドブラスト処理のみの表面粗さはもと
より、めっき処理で得られる表面粗さよりも十分に上回
る素材表面の粗面化が可能となり、それに伴い溶射皮膜
の密着強さも向上させることが可能となった。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細
に説明する。
【0011】本発明に係る溶射皮膜の作製方法の一実施
例では、素材1である試験片としてアルミニウム鋳造合
金(AC4C)の材料で、50×130×10t mmの
大きさに形成されている板状体を使用した。
【0012】本実施例の試験片は、図4に示す(1)〜
(9)の各工程を順に経て作製される。
【0013】(1) サンドブラスト処理 まず、上記試験片となる材料の表面に空気圧が3kg/
cm2 又は5kg/cm2 の圧縮空気と一緒に砂を吹き
付け、当該表面を粗面化する。このサンドブラスト処理
では、吹き付ける空気圧を上げ過ぎたり、あるいは長時
間にわたって行っても、得られるめっき面粗さはそれほ
ど変化しない。したがって、吹き付ける空気圧は3kg
/cm2 〜5kg/cm2 の範囲において、短時間で処
理することが望ましい。なお、空気圧が3kg/cm2
以下では、所望のめっき面粗さが得られない。
【0014】(2) アルカリ脱脂 次いで、粗面化した試験片となる材料を温度65゜Cの
アルカリ性液中に2分間浸漬して、表面の油脂分などの
脱脂を行い、水洗いをする。 (3) 混酸処理 そして、アルカリ脱脂を行った試験片の材料を室温でフ
ッ酸1、硝酸3の混酸液中に30秒間浸漬して、アルカ
リ表面により生じたスマットの除去を行い、水洗いをす
る。 (4) 亜鉛置換 さらに、混酸処理を行った試験片の材料を室温で亜鉛置
換液中に30秒間浸漬する。すると、アルミニウムが液
に溶解し、液中の亜鉛イオンがアルミニウムの表面に金
属亜鉛となって析出することになる。しかる後、水洗い
を行う。 (5) 硝酸処理 亜鉛置換を行った試験片の材料を室温で硝酸液中に15
秒間浸漬して亜鉛置換被膜を剥離する。しかる後に二度
目の亜鉛置換を行う。このように二重置換を行うと置換
被膜がち密となり、密着性、被覆力を高めることができ
る。その後に水洗いを行う。 (6) 亜鉛置換 このため、再び、試験片の材料を室温で亜鉛置換液中に
30秒間浸漬し、水洗いを行う。すなわち、亜鉛置換を
2度行う方がめっきの密着性が良くなるからである。
【0015】(7) 分散めっき 次に、2度の亜鉛置換を行った試験片の材料の表面にN
iーPーSiCの分散めっきを行って、厚さが約60μ
mのめっき層を形成し、水洗いをする。めっき浴は一般
に使用されているスルファミン酸ニッケル浴とし、Si
C粒子を分散させることにより得られるNiーPーSi
C分散めっきを試験に供した。めっき方法には無電解法
と電解法があるが、本実施例では所定の膜厚を任意に短
時間で形成し易いという観点から電解法を採用した。こ
の方法によって得られためっき層の表面粗さは、下記の
表1で示すように、8.7〜9.6μmRaの範囲であ
った。このめっき処理を行った後、水洗いをして(8)
工程のアセトン洗浄をする。
【0016】
【表1】
【0017】(9) プラズマ溶射 しかる後、めっき層の表面に金属又は金属酸化物の溶射
材料を溶射法により溶射して溶射皮膜を形成する。溶射
法としてはプラズマ溶射法を用い、また溶射材料として
はNiCrを用いており、NiCr溶射皮膜はこれを約
200μmとなるように施した。プラズマ溶射は、陰極
とノズル陽極の間の直流アークによって、送給される作
動ガス(Ar、N2 、H2 あるいはそれらの混合ガス)
が熱せられて、プラズマジェットとなって、ノズルから
噴出する。溶射材料は粉末である。粉末粒子はプラズマ
ジェットによって加熱ー加速されて、素材表面に吹き付
けられ、皮膜となる。上記方法による(1)〜(9)の
各工程を順に経ると、試験片が作製される。このような
試験片から形成された各試料について、めっき面の表面
粗さを計測すると、上記した表1に示す通りである。
【0018】そして、溶射皮膜の密着性を評価するた
め、試験片から30×30mmの切断片を切り出して試
料1aとし、引張り試験を行った。引張り試験は今回作
製した試料1aと、サンドブラスト処理を行わずにめっ
き処理および溶射を施した2種類の試料について実施
し、試験回数は各試料1aとも3回づつとした。引張り
試験には、図5に示すJIS法で直径D1 が40mmの
上下一対の引張り試験治具4,5が用いられ、図6に示
す本実施例で直径D2 が25mmの上下一対の引張り試
験治具6,7が用いられている。また、溶射皮膜4が形
成された試料1aは、この上下面を接着剤8によって試
験治具4,5,6,7に接着するようにしている。
【0019】密着性試験は、図5で示すJIS法に従っ
て行われるのが普通であるが、密着性が良好な溶射皮膜
3の場合には、当該皮膜3の剥離に要する荷重が非常に
大きくなるので、引張り試験機の能力を越えてしまうこ
とがある。そこで、本実施例では、図6で示す試験法の
ように、溶射皮膜3に接着する側の試験治具6の先端部
直径dを12mmとして接着面積を小さく形成し、小さ
い荷重で溶射皮膜3の剥離が起こるようにして引張り試
験を行った。なお、剥離面積は、JIS法では引張り試
験治具4,5の面積と一致するのに対して、本実施例の
試験法では試験治具6の先端部の周りの皮膜が引っ張ら
れて剥離した面積も加えた値とした。また、密着強さは
剥離荷重を剥離面積で割った値とした。
【0020】試験結果を上記の表1に示す。この表1に
おけるめっき面の粗さは、密着性試験で溶射皮膜3が剥
離した部分の表面粗さを測定した結果である。表1か
ら、今回作製した試料1aは、サンドブラスト処理を行
わずにめっき処理および溶射を施した試料に対し、溶射
を施すめっき面の表面粗さRaが約75%大きくなって
おり、また、密着強さも約75%向上していることが判
る。図7はめっき膜厚と表面粗さ(Ra)の関係を示し
ている。同図から、サンドブラスト処理を施して膜厚が
60μmのめっきを行った時のめっき面の表面粗さは、
150μm程度のめっき膜厚を付けた時に生じるめっき
処理のみの場合の表面粗さと同等であり、サンドブラス
ト処理を施すことによってめっき膜厚を薄くしても溶射
皮膜3の密着強さの向上が図れることが判る。また、め
っき皮膜の膜厚は、溶射皮膜3の密着性が向上する範囲
内で適宜決定し得る。
【0021】本実施例の溶射皮膜の作製方法において
は、上記(1)〜(9)の各工程を順に経て行われてい
るため、従来法のようにサンドブラスト処理を施すこと
なく、そのままめっき処理および溶射を行って形成した
皮膜に比べて、高い密着強さの溶射皮膜3を有する試料
1aの素材1を得ることができる(表1を参照)。
【0022】以上、本発明の一実施例につき述べたが、
本発明は既述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能である。
【0023】例えば、既述の実施例においては、亜鉛置
換の工程を2つ設けたが、置換液などによって薄くて緻
密な皮膜が得られれば、亜鉛置換は1度でもよく、一方
の亜鉛置換の工程を省略することもできる。
【0024】
【発明の効果】上述の如く、本発明に係る溶射皮膜の作
製方法は、素材表面にサンドブラスト処理を行って該素
材表面を粗面化し、この粗面化した素材表面にめっきを
施し、その後に、該めっき層の表面に溶射材料を溶射し
て溶射皮膜を形成しているので、めっき皮膜の膜厚が薄
くてもめっき面の表面粗さを大きくでき、これにより溶
射皮膜の密着強さを向上させることができる。したがっ
て、本発明の作製方法によれば、同程度の密着強さを得
るのに必要なめっき膜厚が薄くて済むので、めっき処理
の作業時間の短縮と材料費の削減が可能になり、作業性
の向上とコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る溶射皮膜の作製方法において、素
材表面にサンドブラスト処理を行った状態を示す概念図
ある。
【図2】図1における素材表面にめっきを行った状態を
示す概念図である。
【図3】図2におけるめっき表面上に溶射皮膜を形成し
た状態を示す概念図である。
【図4】本発明の一実施例に係る溶射皮膜の作製方法に
よって試験片を作製する工程を示すブロック図である。
【図5】上記作製方法によって作製された試験片の溶射
皮膜の密着性試験方法のうち、JIS法を示す概念図で
ある。
【図6】上記作製方法によって作製された試験片の溶射
皮膜の密着性試験方法のうち、本実施例の試験法を示す
概念図である。
【図7】めっき膜厚と表面粗さの関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 素材 2 分散めっき層 3 溶射皮膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 素材表面にサンドブラスト処理を行って
    該素材表面を粗面化し、この粗面化した素材表面にめっ
    きを施し、その後に、該めっき層の表面に溶射材料を溶
    射して溶射皮膜を形成することを特徴とする溶射皮膜の
    作製方法。
  2. 【請求項2】 上記サンドブラスト処理は、圧力が3〜
    5kg/cm2 の空気を素材表面に吹き付けることによ
    り行われることを特徴とする請求項1に記載の溶射皮膜
    の作製方法。
JP7036336A 1995-02-24 1995-02-24 溶射皮膜の作製方法 Pending JPH08232056A (ja)

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