Solid cold spray法によるZn基複合機能皮膜の作製と特性評価

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550716
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 森本 純司 近畿大学, 理工学部, 教授 (30088471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 信行 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (90127176) ; 佐々木 洋 近畿大学, 理工学部, 講師 (70205871)
• Keywords: TiO_2-Zn基合金機能皮膜 / セラミック皮膜 / Solid cold spraying / TiO_2-ZrO_2-Zn複合合金皮膜 / 光触媒機能 / 半導体レーザ

Research Abstract

研究代表者らが試作開発した150〜200m/secの粒子速度が得られるSolid cold spray装置により、TiO_2、ZrO_2のセラミックス粉末とFe-Zn複合粉末を混合した粉末を用いて複合皮膜を作製し、その皮膜特性を評価した。この場合、基板材料には炭素鋼板(SS400)、Al板などを用いており、その基板表面は研摩処理した状態である。また、半導体レーザ加熱における照射条件(走査速度、照射パターン、電流密度など)を変化させて耐摩耗性に優れた緻密構造皮膜の作製も試みた。以下に得られた結果の要約を示す。
(1)半導体レーザ加熱したTiO_2-Zn複合膜は、ビッカース硬さ:HV420〜510であり、TiO_2-ZrO_2-Zn複合膜は、ビッカース硬さ:HV1500〜1680の高硬度を示した、また、すべり摩耗試験においてもTiO_2-ZrO_2-Zn複合膜の摩耗量は、炭素鋼の約1/3に減少しており耐摩耗性に優れていた。
(2)半導体レーザ加熱したTiO_2-ZrO_2-Zn複合膜の構造は、表面部がTiO_2rich層となり、下地層がZrO_2rich層となる2層構造を示した。また、基盤材料と皮膜の界面部には合金層が認められた。この皮膜構造は、耐熱衝撃性に優れた機能を示すことが期待できる。
(3)Fe-Zn複合合金粉末とTiO_2粉末のSolid cold spray混合皮膜は、優れた環境浄化機能(光触媒機能)を示し、ガラス容器中(2リットル)の100ppmアセトアヒルド濃度を90min.で浄化できた。また、優れた水質環境浄化機能を示した。

Research Products

• [Publications] 森本純司, 佐々木 洋: "高周波加熱法によるSolid cold spray Zn基合金皮膜の改質"プラズマ応用と複合機能材料. Vol.12. 99-100 (2003)
• [Publications] 森本純司, 佐々木洋, 阿部信行: "Surface madiffication of cold sprayed coating by using direct diode Laser"Proceedings of the Second International WL-T-Conference on Lasers in Manufacturing. 61-65 (2003)