JPS6143318B2 - - Google Patents
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- JPS6143318B2 JPS6143318B2 JP13578981A JP13578981A JPS6143318B2 JP S6143318 B2 JPS6143318 B2 JP S6143318B2 JP 13578981 A JP13578981 A JP 13578981A JP 13578981 A JP13578981 A JP 13578981A JP S6143318 B2 JPS6143318 B2 JP S6143318B2
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Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は耐熱耐酸化性カーボン又はグラフアイ
ト複合材に関するものである。カーボン又はグラ
フアイトは耐熱温度が高く、しかも加工性がよい
ために高温の熱処理用部材、高温で使用される耐
摩摺動部材等に広い分野で使用されている。しか
しかし乍ら、空気中又は酸化性雰囲気で使用する
場合は酸化消耗し易く、又金属、合金の種類によ
つては接触反応して部分的に溶着し剥離して損耗
し易いなどの欠点があつた。本発明はかゝるカー
ボン又はグラフアイトの欠点を解消するためにな
されたものである。 従来、上述のような問題を解決するために、
Al2O3を丙表面に被覆する方法や気相反応によ
り、Si3N4を被覆させるなどの方法が試みられて
いる。しかし乍ら、前述の方法では例えば超硬合
金の焼結の際に敷板として用いる場合溶出Coと
の反応で溶着する問題があり、後述の方法ではせ
つかく安価なカーボンが高価なものとなつてしま
い、利用範囲が限られてしまう。本発明は上記の
欠点も無く安価なカーボン又はグラフアイト部材
を提案するものである。 本発明の特徴はカーボン（炭素）またグラフア
イト（黒鉛）の表面に酸化ジルコニウム
（ZrO2）とMgAl2O4等のスピネル構造の酸化物と
の複合酸化物もしくはこの複合酸化物に酸化イツ
トリウム（Y2O3）または酸化カルシウム（CaO）
を含む複合酸化物の被覆層を有する積層又は複合
材であることである。 本発明者らは炭素又は黒鉛に種々の材料を溶射
して金属との溶着性を調査した結果、上記の材料
を被覆した場合が最も良い結果を得たものであ
る。 溶射材料としてZrO2またはこれにY2O3を添加
した粉末が知られているが、これを炭素板表面に
溶射したのみでは本発明の目的は達せられず、被
覆層にスピネル構造の酸化物を含む複合酸化物に
することによつて本発明の目的は達せられた。 また被覆層の厚みとしては10μ以下では被覆材
の効果は発揮されず、1000μ）以上では炭素又は
黒鉛との接合強度が不充分であつた。 次にZrO2に対しスピネル構造の酸化物の量を
種々変化させて炭素板表面に溶射被覆して金属と
の溶着テストを行つた結果、ZrO2に対し重量比
で1/5から5/1の比率でスピネル構造の酸化物を混
合した場合に最もよい結果を示した。この組成比
以外では部分的な溶着があり不充分であつた。 また上記複合酸化物にCaO又はY2O3を添加す
ることによつて被覆層はより一層安定した強度を
有することがわかつた。その量としては20重量％
までで、これ以上では被溶着性が不安定であり、
複合酸化物と炭素又は黒鉛との接合強度が低下す
る。 炭素表面に溶射する方法は酸素―アセチレンガ
スによる炎溶射法、プラズマによる溶射法いずれ
でも構わない。また該複合酸化物を有機溶剤に懸
濁させ炭素又は黒鉛に塗布して乾燥焼付けてもよ
いが経済的でない。 尚、溶射する前に炭素板又は、黒鉛板を250℃
〜350℃で乾燥し、表面の水分を除去することが
望ましい。 次に実施例によつて詳細に説明する。 実施例 １ 炭素板を予め300℃×１時間で乾燥処理し、
ZrO2、スピネル酸化物（MgAl2O4）、Y2O3の粉末
を第１表に示す重量比で配合し、酸素、アセチレ
ントーチにより50×150×５mmの炭素板表面に溶
射被覆した。次にこの被覆した炭素板を第１表に
示す温度で熱処理して各種の炭素、複合酸化物複
合板を作製した。これらの複合板の被覆層の有す
る面上にWC―20％Co組成の粉末を1T／cm2で型
押した成型体を各５ケ載せ、真空中で1400℃、１
時間焼結処理した。この処理を５回成型体を変え
て行つた。焼結炉から取出した各複合炭素板と被
焼結材（超硬合金）の溶着状況を観察し、全然溶
着せず被焼結材がすぐ取れる状態を優で示し、す
ぐ取れるが多少接触面が変色している場合を良で
示し、溶着もせず被焼結材がすぐ取れるが被覆層
が剥離しかゝつているものを可とし、炭素板のみ
を使用した時と同じく被焼結材と溶着している場
合を不可と表現して各々の結果第１表に示した。
この表でわかる如く、本発明による組成範囲の被
覆層を有する複合板は1400℃の高温で液相を生ず
るWC―Co超硬合金との反応性が無く、焼結敷板
材として寿命が長いことがわかる。 尚実験No.４のものは52回使用しても被焼結材と
全然反応せず安定な被覆層であることが証明され
た。 従来実施例１の様な敷板としては炭素又は黒鉛
板の上に黒鉛粉、Al2O3粉末を適宜混合して散布
し、その上に被焼結材を載せて使用していたが、
本発明による複合板ではこのような面倒な作業を
する必要なく何回も使用できるので焼結コストを
著しく下げることが可能となつた。 実施例 ２ 実施例１と同様にして、第２表の組成の粉末を
プラズマ溶射により約50μの厚みで被覆し、その
あと1400℃で１時間安定処理を行い、実施例１と
同様に被焼結材との反応状況を10回の焼結後調べ
た結果を第２表に示す。 本発明によるスピネル構造の酸化物とZrO2と
ト複合材に関するものである。カーボン又はグラ
フアイトは耐熱温度が高く、しかも加工性がよい
ために高温の熱処理用部材、高温で使用される耐
摩摺動部材等に広い分野で使用されている。しか
しかし乍ら、空気中又は酸化性雰囲気で使用する
場合は酸化消耗し易く、又金属、合金の種類によ
つては接触反応して部分的に溶着し剥離して損耗
し易いなどの欠点があつた。本発明はかゝるカー
ボン又はグラフアイトの欠点を解消するためにな
されたものである。 従来、上述のような問題を解決するために、
Al2O3を丙表面に被覆する方法や気相反応によ
り、Si3N4を被覆させるなどの方法が試みられて
いる。しかし乍ら、前述の方法では例えば超硬合
金の焼結の際に敷板として用いる場合溶出Coと
の反応で溶着する問題があり、後述の方法ではせ
つかく安価なカーボンが高価なものとなつてしま
い、利用範囲が限られてしまう。本発明は上記の
欠点も無く安価なカーボン又はグラフアイト部材
を提案するものである。 本発明の特徴はカーボン（炭素）またグラフア
イト（黒鉛）の表面に酸化ジルコニウム
（ZrO2）とMgAl2O4等のスピネル構造の酸化物と
の複合酸化物もしくはこの複合酸化物に酸化イツ
トリウム（Y2O3）または酸化カルシウム（CaO）
を含む複合酸化物の被覆層を有する積層又は複合
材であることである。 本発明者らは炭素又は黒鉛に種々の材料を溶射
して金属との溶着性を調査した結果、上記の材料
を被覆した場合が最も良い結果を得たものであ
る。 溶射材料としてZrO2またはこれにY2O3を添加
した粉末が知られているが、これを炭素板表面に
溶射したのみでは本発明の目的は達せられず、被
覆層にスピネル構造の酸化物を含む複合酸化物に
することによつて本発明の目的は達せられた。 また被覆層の厚みとしては10μ以下では被覆材
の効果は発揮されず、1000μ）以上では炭素又は
黒鉛との接合強度が不充分であつた。 次にZrO2に対しスピネル構造の酸化物の量を
種々変化させて炭素板表面に溶射被覆して金属と
の溶着テストを行つた結果、ZrO2に対し重量比
で1/5から5/1の比率でスピネル構造の酸化物を混
合した場合に最もよい結果を示した。この組成比
以外では部分的な溶着があり不充分であつた。 また上記複合酸化物にCaO又はY2O3を添加す
ることによつて被覆層はより一層安定した強度を
有することがわかつた。その量としては20重量％
までで、これ以上では被溶着性が不安定であり、
複合酸化物と炭素又は黒鉛との接合強度が低下す
る。 炭素表面に溶射する方法は酸素―アセチレンガ
スによる炎溶射法、プラズマによる溶射法いずれ
でも構わない。また該複合酸化物を有機溶剤に懸
濁させ炭素又は黒鉛に塗布して乾燥焼付けてもよ
いが経済的でない。 尚、溶射する前に炭素板又は、黒鉛板を250℃
〜350℃で乾燥し、表面の水分を除去することが
望ましい。 次に実施例によつて詳細に説明する。 実施例 １ 炭素板を予め300℃×１時間で乾燥処理し、
ZrO2、スピネル酸化物（MgAl2O4）、Y2O3の粉末
を第１表に示す重量比で配合し、酸素、アセチレ
ントーチにより50×150×５mmの炭素板表面に溶
射被覆した。次にこの被覆した炭素板を第１表に
示す温度で熱処理して各種の炭素、複合酸化物複
合板を作製した。これらの複合板の被覆層の有す
る面上にWC―20％Co組成の粉末を1T／cm2で型
押した成型体を各５ケ載せ、真空中で1400℃、１
時間焼結処理した。この処理を５回成型体を変え
て行つた。焼結炉から取出した各複合炭素板と被
焼結材（超硬合金）の溶着状況を観察し、全然溶
着せず被焼結材がすぐ取れる状態を優で示し、す
ぐ取れるが多少接触面が変色している場合を良で
示し、溶着もせず被焼結材がすぐ取れるが被覆層
が剥離しかゝつているものを可とし、炭素板のみ
を使用した時と同じく被焼結材と溶着している場
合を不可と表現して各々の結果第１表に示した。
この表でわかる如く、本発明による組成範囲の被
覆層を有する複合板は1400℃の高温で液相を生ず
るWC―Co超硬合金との反応性が無く、焼結敷板
材として寿命が長いことがわかる。 尚実験No.４のものは52回使用しても被焼結材と
全然反応せず安定な被覆層であることが証明され
た。 従来実施例１の様な敷板としては炭素又は黒鉛
板の上に黒鉛粉、Al2O3粉末を適宜混合して散布
し、その上に被焼結材を載せて使用していたが、
本発明による複合板ではこのような面倒な作業を
する必要なく何回も使用できるので焼結コストを
著しく下げることが可能となつた。 実施例 ２ 実施例１と同様にして、第２表の組成の粉末を
プラズマ溶射により約50μの厚みで被覆し、その
あと1400℃で１時間安定処理を行い、実施例１と
同様に被焼結材との反応状況を10回の焼結後調べ
た結果を第２表に示す。 本発明によるスピネル構造の酸化物とZrO2と
【表】
【表】
の酸化物にY2O3，CaOを添加したものが反応性
少く何回もの使用に耐えることがわかる。
少く何回もの使用に耐えることがわかる。
【表】
なお、膜厚が1000μを越えると、膜と基材（カ
ーボングラフアイト）との熱膨脹係数の差（膜が
大、基材が小）に伴うストレスが生じ、膜と基材
の界面に膜をはがす応力を生ずることによりはが
れる。又、膜自身が、これらの応力に負けて亀裂
破壊を生じる。これらの問題題は実用的にどこま
で許容されるかは、膜の厚さとも強い相関をもつ
ことが分かつた。 実施例を第３表に記す。
ーボングラフアイト）との熱膨脹係数の差（膜が
大、基材が小）に伴うストレスが生じ、膜と基材
の界面に膜をはがす応力を生ずることによりはが
れる。又、膜自身が、これらの応力に負けて亀裂
破壊を生じる。これらの問題題は実用的にどこま
で許容されるかは、膜の厚さとも強い相関をもつ
ことが分かつた。 実施例を第３表に記す。
【表】
以上、超硬合金の焼結用敷板としての実施例を
示したが、被覆層は高硬度で耐摩耗性のセラミツ
クスであり、高温で摺動して使用する耐摩摺動部
材としても優れた材料である。
示したが、被覆層は高硬度で耐摩耗性のセラミツ
クスであり、高温で摺動して使用する耐摩摺動部
材としても優れた材料である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素またはグラフアイトの表面に、酸化ジル
コニウムとスピネル構造を有する金属酸化物との
複合酸化物もしくは該複合酸化物に酸化イツトリ
ウム又は酸化カルシウムを含む複合酸化物の被覆
層が膜厚10〜1000μで被着していることを特徴と
する耐熱性複合材料。 ２ 被覆複合酸化物が、酸化ジルコニウムとスピ
ネル構造の酸化物との比が重量比で1/5乃至5/1で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の耐熱性複合材料。 ３ 被覆複合酸化物に20重量％以下の酸化イツト
リウム又は酸化カルシウムを含む事を特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の耐熱性複合材料。 ４ スピネル構造を有する金属酸化物が
MgAl2O4であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の耐熱性複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13578981A JPS5836987A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 耐熱性複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13578981A JPS5836987A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 耐熱性複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5836987A JPS5836987A (ja) | 1983-03-04 |
| JPS6143318B2 true JPS6143318B2 (ja) | 1986-09-26 |
Family
ID=15159869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13578981A Granted JPS5836987A (ja) | 1981-08-29 | 1981-08-29 | 耐熱性複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5836987A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU564491B2 (en) * | 1984-03-12 | 1987-08-13 | Macgregor Golf Co. | Short distance golf ball |
| JPS61154683A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-14 | マグレガ−・ゴルフ・カムパニ− | 短距離ゴルフボ−ル及びその製造方法 |
| US5254262A (en) * | 1990-03-22 | 1993-10-19 | Regents Of The University Of Minnesota | Carbon-clad zirconium oxide particles |
| US5271833A (en) * | 1990-03-22 | 1993-12-21 | Regents Of The University Of Minnesota | Polymer-coated carbon-clad inorganic oxide particles |
| US5108597A (en) * | 1990-03-22 | 1992-04-28 | Regents Of The University Of Minnesota | Carbon-clad zirconium oxide particles |
| US5182016A (en) * | 1990-03-22 | 1993-01-26 | Regents Of The University Of Minnesota | Polymer-coated carbon-clad inorganic oxide particles |
| US5609953A (en) * | 1994-06-02 | 1997-03-11 | Nippon Planning Co., Ltd. | Plastic molded articles having resin fibers dispersed therein |
-
1981
- 1981-08-29 JP JP13578981A patent/JPS5836987A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5836987A (ja) | 1983-03-04 |
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