JPS61207567A - セラミツク溶射皮膜の形成法 - Google Patents
セラミツク溶射皮膜の形成法Info
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- JPS61207567A JPS61207567A JP60047401A JP4740185A JPS61207567A JP S61207567 A JPS61207567 A JP S61207567A JP 60047401 A JP60047401 A JP 60047401A JP 4740185 A JP4740185 A JP 4740185A JP S61207567 A JPS61207567 A JP S61207567A
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルミニウムまたはアルミニウム合金基材の表
面にセラミックの溶射皮膜を形成する方法に関するもの
である。
面にセラミックの溶射皮膜を形成する方法に関するもの
である。
アルミニウムまたはアルミニウム合金は軟量性や熱伝導
性に優れていることから、各種機械部品や方熱機械部品
、自動車部品等に広く使用されている。しかしながら最
近これらの部品については使用条件が一段と厳しくなり
、素材のままでは使用に嗣えない場合がしばしばヰして
いる。
性に優れていることから、各種機械部品や方熱機械部品
、自動車部品等に広く使用されている。しかしながら最
近これらの部品については使用条件が一段と厳しくなり
、素材のままでは使用に嗣えない場合がしばしばヰして
いる。
アルミニウム系材料の特性を向上させるノ）法の一つと
しては、アルミニウム系基材の表面に各種セラミックを
溶射して表面皮膜を形成し、耐熱性、断熱性、高温耐食
性などの材料特性を改善する表面処理技術が採用されて
いる。
しては、アルミニウム系基材の表面に各種セラミックを
溶射して表面皮膜を形成し、耐熱性、断熱性、高温耐食
性などの材料特性を改善する表面処理技術が採用されて
いる。
しかしながらアルミニウム系基材表面にセラミックの溶
射皮１１りを形成して実用に供した場合、使用中に溶射
皮膜が環境温度によって加熱され、次いで常温まで冷却
されるような熱履歴を受けるような使用条件下で甫いら
れると、基材表面から溶射皮膜が剥離する現象が生じる
。
射皮１１りを形成して実用に供した場合、使用中に溶射
皮膜が環境温度によって加熱され、次いで常温まで冷却
されるような熱履歴を受けるような使用条件下で甫いら
れると、基材表面から溶射皮膜が剥離する現象が生じる
。
セラミック溶射皮膜の剥離防＋１＝手段として、従来は
Ｎ１−Ａ文（５〜２０％） 、 Ｎ１−０丁（２０％）
またはＮｉ基出自溶性合金の金属を下地溶射し、次いで
目的とするセラミック溶射材料を溶射被覆する方法が一
般におこなわれている。しかしながらこれらの材料を下
地溶射に用いても、実用環境で熱履歴を受ける場合には
、溶射皮膜に亀裂を生じたり、剥離して脱落を起こし、
皮Ｈの寿命が短かい欠点がある。このような断熱あるい
は耐熱性が要求されるアルミニウム系基材表面に形成し
たセラミック溶射皮膜の剥離現象について検討した結果
、剥離の原因は主としてアルミニウム系基材、下地溶射
皮膜、セラミック表面溶射皮膜の熱膨張係数の差異及び
基材と下地溶射皮膜との密着性が劣るためであることが
明らかとなった。
Ｎ１−Ａ文（５〜２０％） 、 Ｎ１−０丁（２０％）
またはＮｉ基出自溶性合金の金属を下地溶射し、次いで
目的とするセラミック溶射材料を溶射被覆する方法が一
般におこなわれている。しかしながらこれらの材料を下
地溶射に用いても、実用環境で熱履歴を受ける場合には
、溶射皮膜に亀裂を生じたり、剥離して脱落を起こし、
皮Ｈの寿命が短かい欠点がある。このような断熱あるい
は耐熱性が要求されるアルミニウム系基材表面に形成し
たセラミック溶射皮膜の剥離現象について検討した結果
、剥離の原因は主としてアルミニウム系基材、下地溶射
皮膜、セラミック表面溶射皮膜の熱膨張係数の差異及び
基材と下地溶射皮膜との密着性が劣るためであることが
明らかとなった。
本発明はアルミニウム系合金基材の表面に、密着性、耐
熱衝撃性に優れたセラミック溶射皮膜を形成せんとする
ものであり、下地溶射層としてニッケル−クロム−アル
ミニウム系合金を溶射することを特徴としている。さら
に断熱・耐熱性向上の為にセラミック材として安定化ジ
ルコニア材を用いることが最も好ましい。
熱衝撃性に優れたセラミック溶射皮膜を形成せんとする
ものであり、下地溶射層としてニッケル−クロム−アル
ミニウム系合金を溶射することを特徴としている。さら
に断熱・耐熱性向上の為にセラミック材として安定化ジ
ルコニア材を用いることが最も好ましい。
本発明における基材は純アルミニウム、Ａｎ−Ｃｕ系、
Ａ１１−Ｍｇ系、ＡＪＩ−９ｉ系、ＡＭ −３１−Ｍｇ
系、 ＡＭ−５ｉ−Ｃｕ系等の合金が含まれる。これら
のアルミニウム系合金基材の表面に耐熱性、断熱性、高
温耐食性の向上を目的として、セラミックを溶射被覆し
て使用する場合が多い。これらの目的で使用するセラミ
ック溶射材としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア
等の酸化物およびこれらの酸化物を主成分とする複合酸
化物があり、特に断熱性及び耐熱衝撃性においては安定
化ジルコニアが優れている。
Ａ１１−Ｍｇ系、ＡＪＩ−９ｉ系、ＡＭ −３１−Ｍｇ
系、 ＡＭ−５ｉ−Ｃｕ系等の合金が含まれる。これら
のアルミニウム系合金基材の表面に耐熱性、断熱性、高
温耐食性の向上を目的として、セラミックを溶射被覆し
て使用する場合が多い。これらの目的で使用するセラミ
ック溶射材としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア
等の酸化物およびこれらの酸化物を主成分とする複合酸
化物があり、特に断熱性及び耐熱衝撃性においては安定
化ジルコニアが優れている。
アルミニウム系合金の熱膨張係数は１８Ｘ １０ 〜２
４ Ｘ １０−６／ ℃程度であり、一方表面に被覆す
るセラミ・ンクの熱膨張係数は５×１０〜１０Ｘ１０−
８／”０−〇 程度であり、熱膨張係数の差異が表面溶射皮膜の耐熱衝
撃性に影響を与えている。アルミニウム基材と目的とす
るセラミ・ンク溶射皮膜との組合わせにおいて、下地溶
射層の熱膨張係数が、基材とセラミック皮膜の熱膨張係
数の中間値を有し、しかも下地層を構成する金属の少な
くとも１種の融点が基材の融点に近くしかも拡散結合し
やすく、さらに溶射皮膜自身の強度が高いものを下地溶
射材料として選択すれば、最も強固なセラミック溶射皮
膜が得られることが判明した。
４ Ｘ １０−６／ ℃程度であり、一方表面に被覆す
るセラミ・ンクの熱膨張係数は５×１０〜１０Ｘ１０−
８／”０−〇 程度であり、熱膨張係数の差異が表面溶射皮膜の耐熱衝
撃性に影響を与えている。アルミニウム基材と目的とす
るセラミ・ンク溶射皮膜との組合わせにおいて、下地溶
射層の熱膨張係数が、基材とセラミック皮膜の熱膨張係
数の中間値を有し、しかも下地層を構成する金属の少な
くとも１種の融点が基材の融点に近くしかも拡散結合し
やすく、さらに溶射皮膜自身の強度が高いものを下地溶
射材料として選択すれば、最も強固なセラミック溶射皮
膜が得られることが判明した。
このような観点からアルミニウム系基材への下地溶射材
として各種材料について検討した結果、ニッケル−クロ
ム−アルミニウム系材料を下地溶射材として使用すると
優れた効果が得られることが判明した。即ち下地溶射層
として基材と同種のアルミニウムを含有する材料である
為、溶射時又は高温での使用中に基材との拡散結合が容
易となニッケルーアルミニウム合金又・はニッケルーク
ロム合金を用いた場合より高い。ざらにニッケル−クロ
ム−アルミニウム合金を用いた溶射皮膜の熱膨張係数は
基材のアルミニウム又はその合金より小さく、酸化物セ
ラミックより大きいことも耐剥離性を向上させている。
として各種材料について検討した結果、ニッケル−クロ
ム−アルミニウム系材料を下地溶射材として使用すると
優れた効果が得られることが判明した。即ち下地溶射層
として基材と同種のアルミニウムを含有する材料である
為、溶射時又は高温での使用中に基材との拡散結合が容
易となニッケルーアルミニウム合金又・はニッケルーク
ロム合金を用いた場合より高い。ざらにニッケル−クロ
ム−アルミニウム合金を用いた溶射皮膜の熱膨張係数は
基材のアルミニウム又はその合金より小さく、酸化物セ
ラミックより大きいことも耐剥離性を向上させている。
ニッケル−クロム−アルミニウム系合金は、クロム１５
〜５５％好ましくは１５〜２５％、アルミニウム４〜２
５％を含有し残りニッケルからなる合金で、少量のＦｅ
、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｙ等を含んだものでも何ら支障はない。
〜５５％好ましくは１５〜２５％、アルミニウム４〜２
５％を含有し残りニッケルからなる合金で、少量のＦｅ
、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｙ等を含んだものでも何ら支障はない。
なおここにいうニッケル−クロム−アルミニウム合金と
は、その形態において、アルミニウムの被覆されたニッ
ケルークロム合金からなる複合粉末、ニッケルとクロム
とアルミニウム微粉を造粒して作られた複合粉末あるい
はこの３成分の金属結合合金のいずれであっても良い。
は、その形態において、アルミニウムの被覆されたニッ
ケルークロム合金からなる複合粉末、ニッケルとクロム
とアルミニウム微粉を造粒して作られた複合粉末あるい
はこの３成分の金属結合合金のいずれであっても良い。
本発明によって得られた溶射皮膜は基材との密着性が良
く、耐久性にも優れたものであるので、過酷な条件下で
使用するアルミニウム合金材料の耐熱性、断熱性、高温
耐食性などの材料特性を向上させることが可能となる。
く、耐久性にも優れたものであるので、過酷な条件下で
使用するアルミニウム合金材料の耐熱性、断熱性、高温
耐食性などの材料特性を向上させることが可能となる。
本発明により得られた溶射皮膜は燃焼装置などの機械部
品、熱交換器等の放熱機械部品、ピストン、シリンダー
ヘッド等の自動車部品等に広く利用でき特に内燃機用の
断熱・耐熱ピストンとしては非常に重要である。
品、熱交換器等の放熱機械部品、ピストン、シリンダー
ヘッド等の自動車部品等に広く利用でき特に内燃機用の
断熱・耐熱ピストンとしては非常に重要である。
次に実施例をあげて本発明を説明する。
実施例１
下地溶射層のアルミニウム基材への溶射密着性を調べる
為純ＡＭ及びＡｌ１−１３％Ｓｉ ２５ｍｍφＸ１０
０ ｍｍのロッドの端面なブラスト後プラズマ溶射によ
り本発明のＮ１−Ｃｒ−Ａ文系溶射材及び比較例として
市販のＮ１−５％Ａ文、Ｎｉ−２０％Ｃｒ合金を各々５
本づつ厚さ０．３ｍｍ＃射した。これらの試験片の端面
溶射皮膜部と相手材純Ａ文を接着材アラルダイ１−ＡＴ
−１にて接着後引張り試験を行なった。
為純ＡＭ及びＡｌ１−１３％Ｓｉ ２５ｍｍφＸ１０
０ ｍｍのロッドの端面なブラスト後プラズマ溶射によ
り本発明のＮ１−Ｃｒ−Ａ文系溶射材及び比較例として
市販のＮ１−５％Ａ文、Ｎｉ−２０％Ｃｒ合金を各々５
本づつ厚さ０．３ｍｍ＃射した。これらの試験片の端面
溶射皮膜部と相手材純Ａ文を接着材アラルダイ１−ＡＴ
−１にて接着後引張り試験を行なった。
試験結果を表１に示す。
（以下余白）
表 １
表１から明らかなように本発明のＮｉ−Ｃｒ−Ａｉ系溶
射材を用いて形成した溶射皮膜のイ＝ＩＭ強度は、従来
のＮ１−Ａｘ （５）又はＮｉ−０ｒ（２０）を用いた
ものより著しく向上している。
射材を用いて形成した溶射皮膜のイ＝ＩＭ強度は、従来
のＮ１−Ａｘ （５）又はＮｉ−０ｒ（２０）を用いた
ものより著しく向上している。
実施例２
表１に示した各種アルミニウム系基材（５０＋ｎｍφｘ
６ｍｍｔ）の表面を＃３Ｂアルミナでプラス）・処理
した後、表１に示す各種ｔ″地溶射材をプラズマ溶射法
により厚さ０．１ｍｍに下地溶射し、その」−に表１に
示す各種セラミックをプラズマ溶射法により厚さ （１
，３〜０．８ ｍｍに溶射した。下地溶射材の粒度は４
４〜１０５ ｐ−ｍ 、仕」二溶用に使用したセラミ・
ンク溶射材の粒度は１０〜４４ｐｍである。
６ｍｍｔ）の表面を＃３Ｂアルミナでプラス）・処理
した後、表１に示す各種ｔ″地溶射材をプラズマ溶射法
により厚さ０．１ｍｍに下地溶射し、その」−に表１に
示す各種セラミックをプラズマ溶射法により厚さ （１
，３〜０．８ ｍｍに溶射した。下地溶射材の粒度は４
４〜１０５ ｐ−ｍ 、仕」二溶用に使用したセラミ・
ンク溶射材の粒度は１０〜４４ｐｍである。
これらのセラミック溶射皮膜を有する試片について、
４００°Ｃで２０分間保持後水冷する熱処理操作を繰返
し、熱衝撃試験を実施した。セラミ・ンク皮膜が剥離す
るまでの熱処理回数をもって耐熱衝撃性を比較した。そ
の結果を表２に示す。
４００°Ｃで２０分間保持後水冷する熱処理操作を繰返
し、熱衝撃試験を実施した。セラミ・ンク皮膜が剥離す
るまでの熱処理回数をもって耐熱衝撃性を比較した。そ
の結果を表２に示す。
また比較のため従来のＮｉ基合金を下地溶射した」−に
セラミック溶射をし、同様の熱衝撃試験を実施した。こ
れらの結果も表２に合わせて記す。
セラミック溶射をし、同様の熱衝撃試験を実施した。こ
れらの結果も表２に合わせて記す。
表１の結果より、アルミニウム系基材−にに二・ンケル
ークロムーアルミニウム系合金を下地溶射し、次いでセ
ラミックを溶射したものは、従来のＮｉ−Ｃｒ合金又は
Ｎ１−Ａ交合金を下地溶射したものに比較して耐熱衝撃
性が著しく向上することが明らかである。
ークロムーアルミニウム系合金を下地溶射し、次いでセ
ラミックを溶射したものは、従来のＮｉ−Ｃｒ合金又は
Ｎ１−Ａ交合金を下地溶射したものに比較して耐熱衝撃
性が著しく向上することが明らかである。
（以下余白）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）アルミニウムまたはアルミニウム合金基材の表面に
、下地層としてニッケル−クロム−アルミニウム系合金
を溶射し、次いでセラミック材料を溶射することを特徴
とするセラミック溶射皮膜の形成法。 ２）セラミック材料が、安定化ジルコニア系材料である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミッ
ク溶射皮膜の形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60047401A JPS61207567A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | セラミツク溶射皮膜の形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60047401A JPS61207567A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | セラミツク溶射皮膜の形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61207567A true JPS61207567A (ja) | 1986-09-13 |
Family
ID=12774087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60047401A Pending JPS61207567A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | セラミツク溶射皮膜の形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61207567A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5204302A (en) * | 1991-09-05 | 1993-04-20 | Technalum Research, Inc. | Catalyst composition and a method for its preparation |
| FR2763259A1 (fr) * | 1997-05-16 | 1998-11-20 | Ecia Equip Composants Ind Auto | Catalyseur en materiau composite, convertisseur muni d'un tel catalyseur et procede pour sa fabrication |
| CN107190260A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-09-22 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种耐蚀隔热涂层体系及其制备方法 |
| CN112281102A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-01-29 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种铝合金表面超音速等离子喷涂陶瓷/金属热防护涂层的制备方法 |
-
1985
- 1985-03-12 JP JP60047401A patent/JPS61207567A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5204302A (en) * | 1991-09-05 | 1993-04-20 | Technalum Research, Inc. | Catalyst composition and a method for its preparation |
| FR2763259A1 (fr) * | 1997-05-16 | 1998-11-20 | Ecia Equip Composants Ind Auto | Catalyseur en materiau composite, convertisseur muni d'un tel catalyseur et procede pour sa fabrication |
| CN107190260A (zh) * | 2017-05-24 | 2017-09-22 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种耐蚀隔热涂层体系及其制备方法 |
| CN112281102A (zh) * | 2020-11-06 | 2021-01-29 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种铝合金表面超音速等离子喷涂陶瓷/金属热防护涂层的制备方法 |
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