JPS6086260A - セラミツク被覆金属体 - Google Patents
セラミツク被覆金属体Info
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- JPS6086260A JPS6086260A JP58191011A JP19101183A JPS6086260A JP S6086260 A JPS6086260 A JP S6086260A JP 58191011 A JP58191011 A JP 58191011A JP 19101183 A JP19101183 A JP 19101183A JP S6086260 A JPS6086260 A JP S6086260A
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- Japan
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- ceramic
- coating
- film
- plasma spraying
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、耐衝撃性、耐傷性、およびIII)tJ¥
8耗性を改善した溶射セラミック被覆金属体に関し、下
地被覆およびセラミック被覆の素材ならびに、被覆厚さ
を特定することにより被膜の密着性(耐衝撃性)および
耐摩耗性を併せて改善せんとするものである。
8耗性を改善した溶射セラミック被覆金属体に関し、下
地被覆およびセラミック被覆の素材ならびに、被覆厚さ
を特定することにより被膜の密着性(耐衝撃性)および
耐摩耗性を併せて改善せんとするものである。
鉄系等の金属製品は、その用途により、1il)l衝撃
強度、耐傷性、耐摩耗性等の性質を改善することが望ま
しい場合が多い。たとえば、ゴルフクラブのアイアンヘ
ッドは、ボールとともに、芝、砂、土等をも強打する場
合があるので、耐衝撃強度に加えて、耐傷性、耐摩耗性
等の表面特性の改善が要求される。たとえば、ゴルフク
ラブのアイアンヘッドに関しては、表面特性を改善する
ために、鉄系等の金属基体」二に、下地金属溶射層、セ
ラミック溶射層を形成したのち、液状合成樹脂を含浸し
て硬化させることが提案されている(特公昭53−34
−537号公報)。すなわち、この技術では、下地金属
ならびにセラミック溶射層の多孔性を利用して、これら
溶射層を樹脂被覆のアンカリング層として使用するもの
である。しかしながら、このような被覆による表面特性
改良技術にも、いくつかの不都合が見出された。その第
1は、強い衝撃を与えたときに被覆層が剥離することで
ある。またその第2は、樹脂被覆の耐摩耗性が必ずしも
良好とは云えず、また金属の特質を減殺しかねないこと
である。したがって、樹脂被覆は、行うとしても基体金
属の選択に応じてその防錆等の観点で必要とされる最小
限に止めるべきである。
強度、耐傷性、耐摩耗性等の性質を改善することが望ま
しい場合が多い。たとえば、ゴルフクラブのアイアンヘ
ッドは、ボールとともに、芝、砂、土等をも強打する場
合があるので、耐衝撃強度に加えて、耐傷性、耐摩耗性
等の表面特性の改善が要求される。たとえば、ゴルフク
ラブのアイアンヘッドに関しては、表面特性を改善する
ために、鉄系等の金属基体」二に、下地金属溶射層、セ
ラミック溶射層を形成したのち、液状合成樹脂を含浸し
て硬化させることが提案されている(特公昭53−34
−537号公報)。すなわち、この技術では、下地金属
ならびにセラミック溶射層の多孔性を利用して、これら
溶射層を樹脂被覆のアンカリング層として使用するもの
である。しかしながら、このような被覆による表面特性
改良技術にも、いくつかの不都合が見出された。その第
1は、強い衝撃を与えたときに被覆層が剥離することで
ある。またその第2は、樹脂被覆の耐摩耗性が必ずしも
良好とは云えず、また金属の特質を減殺しかねないこと
である。したがって、樹脂被覆は、行うとしても基体金
属の選択に応じてその防錆等の観点で必要とされる最小
限に止めるべきである。
この発明の主要な目的は、金属基体の特質をできるだけ
生かしつつ、その耐傷性、耐摩耗性等の表面特性を改善
し、且つ密着性(したがって1Il)I衝撃性)の良好
な被覆層を有するセラミック被覆金属体を提供すること
にある。
生かしつつ、その耐傷性、耐摩耗性等の表面特性を改善
し、且つ密着性(したがって1Il)I衝撃性)の良好
な被覆層を有するセラミック被覆金属体を提供すること
にある。
本発明名らの研究によれば、特定の組成のセラミック溶
射膜を、特定の下地金属層を介して鉄系等の金属基体上
に被覆し、目一つ被覆層の合計厚さを特定の極めて薄い
厚さとすることが、」二連の1”1的の達成に極めて有
効であることが見出された。
射膜を、特定の下地金属層を介して鉄系等の金属基体上
に被覆し、目一つ被覆層の合計厚さを特定の極めて薄い
厚さとすることが、」二連の1”1的の達成に極めて有
効であることが見出された。
この発明のセラミック被覆金属体は、このJ:うな知見
に基づくものであり、更に詳しくは、鉄系金属基体−に
に、Ni−Cr合金溶射膜ならびに、Cr5C240−
86重■%およびTie、、60〜14重量%からなる
セラミック溶射膜、を順次形成してなり、溶射膜の合計
厚さが20〜200jamであることを特徴とするもの
である。
に基づくものであり、更に詳しくは、鉄系金属基体−に
に、Ni−Cr合金溶射膜ならびに、Cr5C240−
86重■%およびTie、、60〜14重量%からなる
セラミック溶射膜、を順次形成してなり、溶射膜の合計
厚さが20〜200jamであることを特徴とするもの
である。
すなわち、この発明のセラミック被覆金属体においては
、鉄系等の金属基体」−に、形成される下地被覆層が、
これら基体金属と密着性が良く且つ耐蝕性に優れたNi
−Cr合金により形成されており、またその−にのセラ
ミック溶射層が、金属的性質が残存し且つNi−Cr合
金と密着性の良好なCr3C2と耐摩耗性の良好なTi
O2との組合せからなること、また被覆の合計厚さが基
体に対して良好な密着性を与える20〜200ILmと
されているため、全体として基体の金属的特性を損なわ
ずに密着性(したがって耐衝撃性)が優れ11.つ耐摩
耗性に優れたセラミック被覆金属体が与えられる。
、鉄系等の金属基体」−に、形成される下地被覆層が、
これら基体金属と密着性が良く且つ耐蝕性に優れたNi
−Cr合金により形成されており、またその−にのセラ
ミック溶射層が、金属的性質が残存し且つNi−Cr合
金と密着性の良好なCr3C2と耐摩耗性の良好なTi
O2との組合せからなること、また被覆の合計厚さが基
体に対して良好な密着性を与える20〜200ILmと
されているため、全体として基体の金属的特性を損なわ
ずに密着性(したがって耐衝撃性)が優れ11.つ耐摩
耗性に優れたセラミック被覆金属体が与えられる。
以下、この発明を更に詳細に説明する。以下の記載にお
いて、量比を表わす「%」および「部」は7j)に断ら
ない限り重量基準とする。
いて、量比を表わす「%」および「部」は7j)に断ら
ない限り重量基準とする。
本発明のセラミック被覆金属体の基体金属としては、鉄
系金属またはチタン系金属等が好ましく用いられる。そ
の好ましい具体例としては、ステンレススチール(SU
S304等)ならびに構造用鋼材(SS30等)が挙げ
られる。
系金属またはチタン系金属等が好ましく用いられる。そ
の好ましい具体例としては、ステンレススチール(SU
S304等)ならびに構造用鋼材(SS30等)が挙げ
られる。
このような金属基体の被覆所要部、たとえばアイアンク
ラブのヘッドフェースの打球面部ならびにその少なくと
も地面と接触する下方延長部に。
ラブのヘッドフェースの打球面部ならびにその少なくと
も地面と接触する下方延長部に。
まずN i −Cr合金の下地溶射11りを形成する。
このN1−C丁合全下地溶射膜は、被覆層全体のW;着
性を向」−シまた11flI付性の向−1−にも若干の
寄与をするものであり、N i−Cr合金としてtf、
Cr5〜30%を含有し、残部が主としてNi力1らな
るものが好ましく用いられる。このNi−Cr下地溶射
膜は、比較的薄くとも、その効果を発弔Vするが、好ま
しくは5〜20用mの厚さ4こ形成される。
性を向」−シまた11flI付性の向−1−にも若干の
寄与をするものであり、N i−Cr合金としてtf、
Cr5〜30%を含有し、残部が主としてNi力1らな
るものが好ましく用いられる。このNi−Cr下地溶射
膜は、比較的薄くとも、その効果を発弔Vするが、好ま
しくは5〜20用mの厚さ4こ形成される。
なお、1−記した被覆所要部以外のへ’、l”フェース
面については、基体がステアl/ススチールの1易合に
は、ハフ什」−げが多く行われる力く、5S30のよう
な鋼材の場合には、一般に硬質クロムメ・ツキが行なわ
れる。
面については、基体がステアl/ススチールの1易合に
は、ハフ什」−げが多く行われる力く、5S30のよう
な鋼材の場合には、一般に硬質クロムメ・ツキが行なわ
れる。
次いで、N i −Cr TiI!!溶射膜−1−に、
実質的にCr、、C24O−86%、好ましくt±50
〜70%、Tie260〜14%、好ましくは50〜3
0%の組成を有するセラミ・ンク溶射膜を形成し、溶射
膜の合λ1厚さを20〜200用m、特にkCましくは
60〜100 p−m、とする。Cr、C24土、先に
も述べたように金属的性質が残存することに起因すると
推測されるが、Ni−Cr合金との良好な密着性を与え
るのに効果があり、40%未満では良好な密着性を与え
ることができず、86%を超えて添加すると被覆層の耐
摩耗性が低下する。一方、T i 02はセラミック被
覆層の耐摩耗性の向−1−に効果があり、14%未満で
は効果が乏しく、60%を越えて使用すると、被覆層の
密着に1が低下する。また溶射層の合計厚さが20μm
未満では、溶射層表面に粗面が残り、耐摩性ならびに被
覆層の耐久性が不足してくるとともに、溶射層の気孔性
効果による衝撃減衰能が低下してしまう。一方、溶射層
の合計厚さが2001Lmを超えると、溶射層と基体と
の!!+膨張の差によりストレスが増大するため、その
密着強度が不足し、耐衝撃性が不足してくる。
実質的にCr、、C24O−86%、好ましくt±50
〜70%、Tie260〜14%、好ましくは50〜3
0%の組成を有するセラミ・ンク溶射膜を形成し、溶射
膜の合λ1厚さを20〜200用m、特にkCましくは
60〜100 p−m、とする。Cr、C24土、先に
も述べたように金属的性質が残存することに起因すると
推測されるが、Ni−Cr合金との良好な密着性を与え
るのに効果があり、40%未満では良好な密着性を与え
ることができず、86%を超えて添加すると被覆層の耐
摩耗性が低下する。一方、T i 02はセラミック被
覆層の耐摩耗性の向−1−に効果があり、14%未満で
は効果が乏しく、60%を越えて使用すると、被覆層の
密着に1が低下する。また溶射層の合計厚さが20μm
未満では、溶射層表面に粗面が残り、耐摩性ならびに被
覆層の耐久性が不足してくるとともに、溶射層の気孔性
効果による衝撃減衰能が低下してしまう。一方、溶射層
の合計厚さが2001Lmを超えると、溶射層と基体と
の!!+膨張の差によりストレスが増大するため、その
密着強度が不足し、耐衝撃性が不足してくる。
下地被覆層およびセラミック被覆層の溶射は、通常のプ
ラズマ溶射により行うことができ、プラズマ用ギヤリヤ
ガスとしては、溶射材料の酸化あるいは窒化を防止して
電り性の良い溶射層を形成するために、アルゴン−He
を使用することが好ましく、また密着性を良好とするた
めに、基体をlOO〜150℃程度に予熱して溶射を行
うことが好ましい溶射材料の粒径は、下地N i −C
r合金については、l −15p、m、Cr 3 C2
およびTiO2粉末については、l = 10 用mの
範囲が好ましく用いられる。
ラズマ溶射により行うことができ、プラズマ用ギヤリヤ
ガスとしては、溶射材料の酸化あるいは窒化を防止して
電り性の良い溶射層を形成するために、アルゴン−He
を使用することが好ましく、また密着性を良好とするた
めに、基体をlOO〜150℃程度に予熱して溶射を行
うことが好ましい溶射材料の粒径は、下地N i −C
r合金については、l −15p、m、Cr 3 C2
およびTiO2粉末については、l = 10 用mの
範囲が好ましく用いられる。
このようにして基体−]二に得られる溶射層は、一般に
多孔質となるため、基体が5S30のように発錆性であ
る場合には、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂
を5〜308Lmの厚さに塗iB l。
多孔質となるため、基体が5S30のように発錆性であ
る場合には、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂
を5〜308Lmの厚さに塗iB l。
て耐食性を向」−することが好ましい。
上述したように、この発明によれば、鉄系等のノ、V体
金属を、Ni−Cr溶射下地層を介してセラミック溶射
被覆するに際して、セラミンク溶射材としてCr3C2
とT i O2との混合物を用い、目、つ溶射層の合計
厚さを、20〜200 pLmと比較的薄い範囲に限定
することにより、金属基体の44N!(をできるだけ生
かしつつ、その耐傷性、耐摩耗性、衝蛤減衰能等の表面
特性を改善し、汁っ密着性(したがって耐衝撃性)の良
好な被覆層を有するセラミック被覆金属体が提供される
。この発明のセラミック被覆金属体は、ゴルフクラブの
アイアンヘッド以外にも、耐傷性、耐摩耗性、耐衝撃性
が要求される鉄系等の金属製品に一般に好適に使用され
る。
金属を、Ni−Cr溶射下地層を介してセラミック溶射
被覆するに際して、セラミンク溶射材としてCr3C2
とT i O2との混合物を用い、目、つ溶射層の合計
厚さを、20〜200 pLmと比較的薄い範囲に限定
することにより、金属基体の44N!(をできるだけ生
かしつつ、その耐傷性、耐摩耗性、衝蛤減衰能等の表面
特性を改善し、汁っ密着性(したがって耐衝撃性)の良
好な被覆層を有するセラミック被覆金属体が提供される
。この発明のセラミック被覆金属体は、ゴルフクラブの
アイアンヘッド以外にも、耐傷性、耐摩耗性、耐衝撃性
が要求される鉄系等の金属製品に一般に好適に使用され
る。
以下、この発明を実施例、比較例により、更に具体的に
説明する。
説明する。
例」。
5US304製ならびに5S30製の各基材を、100
〜150℃に加熱しつツ、Cr2O%−Ni残部の組成
を有するNi−Cr合金(平均粒径約10101Lを、
プラズマガン(メトコ製)を用い、40V、800Aの
入力でアルゴン−Heプラズマにより溶射して、約15
gmの厚さの溶射層を形成した。
〜150℃に加熱しつツ、Cr2O%−Ni残部の組成
を有するNi−Cr合金(平均粒径約10101Lを、
プラズマガン(メトコ製)を用い、40V、800Aの
入力でアルゴン−Heプラズマにより溶射して、約15
gmの厚さの溶射層を形成した。
次いで、上記下地被覆基体上に、Cr3C2含借が、そ
れぞれ20,30,40,60,80゜100容積%(
重量基準で、28.4o、51.70.86.100%
) (7) Cr B C2T I O2複合溶射粉末
(平均粒径約5角)を、上記と同様なプラズマ溶射条件
で溶射し、厚さ約25Ji、mのセラミンク被覆層を形
成し、被覆層の合胴厚さを40Ij、mとした。
れぞれ20,30,40,60,80゜100容積%(
重量基準で、28.4o、51.70.86.100%
) (7) Cr B C2T I O2複合溶射粉末
(平均粒径約5角)を、上記と同様なプラズマ溶射条件
で溶射し、厚さ約25Ji、mのセラミンク被覆層を形
成し、被覆層の合胴厚さを40Ij、mとした。
次いで、これらの溶射膜の面に直径25m+eの鉄棒の
端面をエポキシ樹脂で接着し、棒軸方向に引張り、溶射
膜の破断に要する張力を測定した。
端面をエポキシ樹脂で接着し、棒軸方向に引張り、溶射
膜の破断に要する張力を測定した。
4111定結果を第1図に示す。
別途、」−記と同様の溶剤被覆条件で、5US304製
アイアンヘット基体のフェース標準打球面および地面と
の接触面に、Ni−Cr下地層およびCr3C2溶射層
を合計厚さ4.0 g mに形成し、このヘン1:を装
着したゴルフクラブ(7番)を、粒径が2〜3用mの砂
粒中に40m/秒の速四で300回打込み、最大斤耗部
(標準打球面上のスイートスポ、1・の位置)の残存膜
厚を11111定した。この測定結果も、第1図に示す
。
アイアンヘット基体のフェース標準打球面および地面と
の接触面に、Ni−Cr下地層およびCr3C2溶射層
を合計厚さ4.0 g mに形成し、このヘン1:を装
着したゴルフクラブ(7番)を、粒径が2〜3用mの砂
粒中に40m/秒の速四で300回打込み、最大斤耗部
(標準打球面上のスイートスポ、1・の位置)の残存膜
厚を11111定した。この測定結果も、第1図に示す
。
第1図の結果を見れば、Cr5C2−Ti02被覆層中
のCr3C2含量が、この発明に従い、30〜80容積
%、特に40〜60容積%の範囲において、密着性(引
張強度)と耐摩耗性(残存膜厚)がともに良好な被覆層
を与えることがわかる。
のCr3C2含量が、この発明に従い、30〜80容積
%、特に40〜60容積%の範囲において、密着性(引
張強度)と耐摩耗性(残存膜厚)がともに良好な被覆層
を与えることがわかる。
釘λ
例1と同様にして、5US304および5S30基体」
二に、厚さ15pmのNi−Cr下地層を形成し、その
上にCr5c2を40容積%の割合で含む複合溶射材料
(平均粒径約5gm)を、例1と同様の条件で溶射し、
合計厚さが20〜300pLmの溶射被覆層を形成し、
例1と同様に引張強度を測定した。その結果、第2図の
測定結果を得た。
二に、厚さ15pmのNi−Cr下地層を形成し、その
上にCr5c2を40容積%の割合で含む複合溶射材料
(平均粒径約5gm)を、例1と同様の条件で溶射し、
合計厚さが20〜300pLmの溶射被覆層を形成し、
例1と同様に引張強度を測定した。その結果、第2図の
測定結果を得た。
第2図の結果は、溶射層厚(特にセラミック溶q4層厚
)の増大とともに、被覆の密着性(引張強度)が低下す
ることを示している。
)の増大とともに、被覆の密着性(引張強度)が低下す
ることを示している。
凱A
例2と同様にして、5US304基材を用いる場合につ
いて、セラミック溶射層の厚さを変えて合計厚さが、2
0〜65.mの溶射層の表面粗さく凹凸の頂部から谷部
までの深さ)を測定した。
いて、セラミック溶射層の厚さを変えて合計厚さが、2
0〜65.mの溶射層の表面粗さく凹凸の頂部から谷部
までの深さ)を測定した。
その結果を第3図に示す。
第3図の結果は、溶射層厚が小さ過ぎると、被覆表面に
大きな凹凸が存在することを示している
大きな凹凸が存在することを示している
第1図〜第3図は、実施例および比較例による溶射被覆
層の特性評価結果を示すグラフであり、第1図は密着性
(引張強度)および1lliJ庁耗性(残存膜厚)のセ
ラミンク溶射材中のCr3C2含量に対する依存性を、 第2図は電着性(引張強度)の被覆層厚依存性を、 第3図は表面粗さの被覆層厚依存性を、それぞれ示す。 第 l 図 2θ 4θ 60 80 100 セラミ、y7溶射甘中のCr3C2含艷(容積%)弗
2 図 204θ 60 /θ0 200 300イ〉31月に
之ノ5L(μm) L3 図 合二↑月牙し々【 (μmす)
層の特性評価結果を示すグラフであり、第1図は密着性
(引張強度)および1lliJ庁耗性(残存膜厚)のセ
ラミンク溶射材中のCr3C2含量に対する依存性を、 第2図は電着性(引張強度)の被覆層厚依存性を、 第3図は表面粗さの被覆層厚依存性を、それぞれ示す。 第 l 図 2θ 4θ 60 80 100 セラミ、y7溶射甘中のCr3C2含艷(容積%)弗
2 図 204θ 60 /θ0 200 300イ〉31月に
之ノ5L(μm) L3 図 合二↑月牙し々【 (μmす)
Claims (1)
- 金属基体」二に、Ni−Cr合金溶射膜ならびにCr
3 C240〜86重星%およびTjO260〜14重
量%からなるセラミック溶射膜を形成してなり、溶Q4
膜の合計厚さが20〜200 pmであることを特徴と
するセラミ・ンク被覆金属体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58191011A JPS6086260A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | セラミツク被覆金属体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58191011A JPS6086260A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | セラミツク被覆金属体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6086260A true JPS6086260A (ja) | 1985-05-15 |
JPS6352105B2 JPS6352105B2 (ja) | 1988-10-18 |
Family
ID=16267387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58191011A Granted JPS6086260A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | セラミツク被覆金属体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6086260A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997020961A1 (en) * | 1995-12-06 | 1997-06-12 | Black Ice Golf Company, L.L.C. | Method for coating a golf club striking surface |
EP0796929A1 (en) * | 1996-03-21 | 1997-09-24 | United Technologies Corporation | Abrasive Seal coatings |
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