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2015 Fiscal Year Annual Research Report

プリカーサー溶液プラズマ溶射法(SPPS)による遮熱コーティング形成技術の研究

Research Project

Project/Area Number 14F03917
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

鈴木 雅人  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進コーティング技術研究センター, 主任研究員 (90357278)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SHAHIEN MOHAMMED  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進コーティング技術研究センター, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywordsサスペンションプラズマ溶射(SPS法) / プリカーサー溶液プラズマ溶射(SPPS法) / ジルコニア / ポーラス / 緻密 / 開気孔率 / プラズマトーチ / 微細組織
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、昨年度に引き続きSPS法によるジルコニアセラミック膜の成膜を試み、各パラメータと皮膜の微細組織との関連について詳細な検討を行った。サスペンション濃度、溶射距離、電流、材料供給量、などの各運転パラメータが膜の微細組織に及ぼす影響を検討した。その結果、以下のことが確認できた。(1)膜の微細組織はサスペンション濃度と溶射距離に強く影響を受ける。(2)ポーラスな膜は開気孔率22%程度に達し、通常のAPS膜の倍程度の値である。(3)ポーラス膜はサスペンション濃度が低くプラズマガス流量が大きい時に得られやすい(4)サスペンション濃度を高くすることで徐々に緻密にはなるものの、通常のAPSコーティングよりもポーラスなコーティングのみが得られた。(5)SPSの膜の緻密さは溶射距離に非常に敏感で、溶射距離が短い程緻密になることから、今後より短い溶射距離での成膜が必要である。
最後の点について、本研究で用いた装置TC-8050ではブロックにプラズマトーチをマウントする構造になっており、吹き出しノズルから基材までの距離はブロックの表面より近くできないために制限があり、より短い距離での溶射成膜のためにはハードウェアの改造が必要となる。これは今後の課題のひとつである。
また、プリカーサー溶液を原料としたプラズマジェットによる反応合成のテストを試みた。ジルコニウムを含む硝酸塩の溶液を用いたが、水系の溶液のためプラズマトーチ内部の銅製部品の酸化劣化があり、安定した反応は困難であった。使用しているTC-8050は内部供給によるアクシャルフィード方式で材料を供給するため、トーチ内部(特に電極とノズル)の酸化劣化に注意が必要である。今後は有機系の溶媒に溶融可能な金属塩の選択が必要である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Opportunities of Twin-Cathode System as new Suspension Plasma Spray System2016

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Journal Title

      Proceedings of International Thermal Spray Conference and Exposition, ITSC 2016 (Thermal Spray: Fostering a sustainable world for a better life)

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low Cost Suspension Plasma Spraying of YSZ Coatings2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Journal Title

      The proceeding of the International Thermal Spray Conference and Exposition

      Volume: - Pages: 571-576

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Influence of Suspension Concentration during Axial Suspension Plasma Spraying2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Journal Title

      Proceeding of the 7th Asian Thermal Spray Conference (ATSC2015)

      Volume: - Pages: 100-101

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spray Characteristics of Zirconia-ethanol Suspension by Twin Cathode Plasma Spray Gun2015

    • Author(s)
      N. Iki, M. Suzuki, T. Okada, and Mohammed Shahien
    • Journal Title

      Proceeding of the 13th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems (ICLASS 2015)

      Volume: - Pages: -

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Novel Nano-ceramic Coatings Plasma Spray System2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Journal Title

      Proceeding of the 2015 international conference on Industry Academia Collaboration technology for development (IAC 2015)

      Volume: - Pages: 399-404

    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Using an Axial Feeding DC-Plasma Spray Gun for Fabrication of Ceramic Coatings2016

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Organizer
      The 9th International Conference on High Temperature Ceramic Matrix Composites (HTCMC 9) and Global Forum on Advanced Materials and Technologies for Sustainable Development (GFMAT 2016)
    • Place of Presentation
      トロント国際会議場(トロント、カナダ)
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spraying Features of YSZ Suspension using Twin-Cathode Plasma Spray System2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Organizer
      The 7th International Meeting on Thermal Spraying: Rencontres Internationales sur la Projection Thermique (7th RIPT)
    • Place of Presentation
      リモージュ大学(リモージュ、フランス)
    • Year and Date
      2015-12-09 – 2015-12-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of Suspension Concentration during Axial Suspension Plasma Spraying2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Organizer
      The 7th Asian Thermal Spray Conference (ATSC2015)
    • Place of Presentation
      西安交通大学(西安、中国)
    • Year and Date
      2015-09-23 – 2015-09-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ceramic Coatings by Newly Developed Suspension Spraying System2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Organizer
      The 11th International Conference of Pacific Rim Ceramic Societies (PACRIM-11)
    • Place of Presentation
      チェジュ国際会議場(チェジュ、韓国)
    • Year and Date
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spray Characteristics of Zirconia-ethanol Suspension by Twin Cathode Plasma Spray Gun2015

    • Author(s)
      N. Iki, M. Suzuki, T. Okada, and Mohammed Shahien
    • Organizer
      The 13t Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems (ICLASS 2015)
    • Place of Presentation
      国立成功大学(台南、台湾)
    • Year and Date
      2015-08-23 – 2015-08-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microstructure of Suspension Plasma Sprayed Ceramic Coating2015

    • Author(s)
      Masato Suzuki and Mohammed Shahien
    • Organizer
      The 11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications (11th CMCEE)
    • Place of Presentation
      ウェスティンホテル(バンクーバー、カナダ)
    • Year and Date
      2015-06-14 – 2015-06-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Low Cost Suspension Plasma Spraying of YSZ Coatings2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Organizer
      The 2015 International Thermal Spray Conference and Exposition (ITSC2015)
    • Place of Presentation
      ロングビーチ国際会議場(ロングビーチ、アメリカ)
    • Year and Date
      2015-05-11 – 2015-05-14
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Novel Nano-ceramic Coatings Plasma Spray System2015

    • Author(s)
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • Organizer
      The 2015 international conference on Industry Academia Collaboration technology for development (IAC2015)
    • Place of Presentation
      アル・アジャール会議場(カイロ、エジプト)
    • Year and Date
      2015-04-06 – 2015-04-08
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 先進コーティング技術研究センター

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/atc/

URL: 

Published: 2016-12-27  

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