金属切削加工面の化学的活性を利用したプラズマ溶射セラミックス被膜の密着性の向上

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460097
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 前川 克廣 茨城大学, 工学部, 助教授 (20126329)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大島 郁也 茨城大学, 工学部, 助手 (80007632) ; 村田 良司 東京理科大学, 理工学部, 教授 (70201811)
• Keywords: プラズマ溶射 / セラミックス被膜 / 金属切削加工 / 化学的活性度 / 界面特性 / 密着強度 / 熱破損特性 / 精密溶射

Research Abstract

本研究では、切削直後の金属表面が化学的に活性であり、表面粗さを調節でき、しかも100℃以上の表面温度を有する利点に着目し、これを利用してプラズマ溶射セラミックス被膜の密着性を向上させることを第一目的として、前処理としての切削加工とプラズマ溶射とを複合させた新表面加工技術、すなわちクリ-ンカット溶射法を提案した。得られた成果および知見は以下の通りである。
(1)普通旋盤上に溶射ガンの精密位置決めおよび送り装置を取付け、丸物の外周溶射と端面溶射が行えるクリ-ンカット溶射加工装置を開発した。
(2)溶射条件のうち、とくに切削条件と溶射距離について検討した結果、母材がSS41の場合には構成刃先が生じるような低速度域において、外国溶射の場合は60mm、端面溶射の場合は40mmの溶射距離が最適であることがわかった。
(3)SS41材にアルミナセラミックスをクリ-ンカット溶射した場合に、得られた被膜の厚さ、硬度、付着力の最大値はそれぞれ0.31mm,76(SUPERFICIAL 30ーN),38kgf/cm^2であった。
(4)熱サイクル試験の結果、クリ-ンカット溶射被膜は試験温度500℃では13サイクル以上、800℃と900℃ではいずれも3サイクルまで耐えられる。
(5)熱衝撃試験の結果、試験温度600℃以下ではクリ-ンカット溶射法の有効性が確認された。
(6)被膜の断面観察や引張試験によっても、クリ-ンカット溶射被膜の機械的および熱的特性が通常の溶射法に比べて優れていることが判明した。

Research Products

• [Publications] K.Maekawa,I.Ohshima,R.Murata: "Improvement in Bond Strength of Ceramic Coatings by MachiningーAssisted Plasma Spraying" Bulletin of the Japan Society of Precision Engineering. 25. 32-34 (1991)
• [Publications] 前川 克廣,大島 郁也,村田 良司: "機械加工とプラズマ溶射とを復合化した精密溶射加工装置の開発(第1報)ークリ-ンカット溶射法による被膜密着性の向上ー" 精密工学会誌.