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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

研究課題

研究課題/領域番号 14F03917
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 無機材料・物性
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

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)

研究分担者 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
SHAHIEN Mohammed  独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード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 / サスペンションプラズマ溶射 / プリカーサー溶液プラズマ溶射 / YSZ / セラミックスコーティング
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Opportunities of Twin-Cathode System as new Suspension Plasma Spray System2016

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

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

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low Cost Suspension Plasma Spraying of YSZ Coatings2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

      The proceeding of the International Thermal Spray Conference and Exposition

      巻: - ページ: 571-576

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of Suspension Concentration during Axial Suspension Plasma Spraying2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

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

      巻: - ページ: 100-101

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spray Characteristics of Zirconia-ethanol Suspension by Twin Cathode Plasma Spray Gun2015

    • 著者名/発表者名
      N. Iki, M. Suzuki, T. Okada, and Mohammed Shahien
    • 雑誌名

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

      巻: -

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Novel Nano-ceramic Coatings Plasma Spray System2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

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

      巻: - ページ: 399-404

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Suspension Plasma Spraying of Dense/Porous Ceramic Coatings2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

      The Proceeding of the 6th Tsukuba International Coating Symposium 2014 (TICS-2014)

      巻: - ページ: 31-32

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of Porous YSZ Coatings by Suspension Plasma Spray2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

      The Proceeding of the 6th Asian Thermal Spray Conference (ATSC2014)

      巻: - ページ: 185-186

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] YSZ Coatings by a Twin Cathode Plasma Spray System2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 雑誌名

      The Proceeding of the 6th S2TS - International Workshop on Suspension and Solution Thermal Spraying

      巻: - ページ: 37-39

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Suspension Plasma Spray by Twin Cathode Type Plasma Spray Gun2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Suzuki and Mohammed Shahien, Yoshifumi Tsutai
    • 雑誌名

      The Proceeding of the 6th S2TS - International Workshop on Suspension and Solution Thermal Spraying

      巻: - ページ: 19-21

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Using an Axial Feeding DC-Plasma Spray Gun for Fabrication of Ceramic Coatings2016

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      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)
    • 発表場所
      トロント国際会議場(トロント、カナダ)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spraying Features of YSZ Suspension using Twin-Cathode Plasma Spray System2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 7th International Meeting on Thermal Spraying: Rencontres Internationales sur la Projection Thermique (7th RIPT)
    • 発表場所
      リモージュ大学(リモージュ、フランス)
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Suspension Concentration during Axial Suspension Plasma Spraying2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 7th Asian Thermal Spray Conference (ATSC2015)
    • 発表場所
      西安交通大学(西安、中国)
    • 年月日
      2015-09-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ceramic Coatings by Newly Developed Suspension Spraying System2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 11th International Conference of Pacific Rim Ceramic Societies (PACRIM-11)
    • 発表場所
      ICC Jeju, Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-08-30 – 2015-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ceramic Coatings by Newly Developed Suspension Spraying System2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 11th International Conference of Pacific Rim Ceramic Societies (PACRIM-11)
    • 発表場所
      チェジュ国際会議場(チェジュ、韓国)
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spray Characteristics of Zirconia-ethanol Suspension by Twin Cathode Plasma Spray Gun2015

    • 著者名/発表者名
      N. Iki, M. Suzuki, T. Okada, and Mohammed Shahien
    • 学会等名
      The 13th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems (ICLASS 2015)
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 年月日
      2015-08-23 – 2015-08-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spray Characteristics of Zirconia-ethanol Suspension by Twin Cathode Plasma Spray Gun2015

    • 著者名/発表者名
      N. Iki, M. Suzuki, T. Okada, and Mohammed Shahien
    • 学会等名
      The 13t Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems (ICLASS 2015)
    • 発表場所
      国立成功大学(台南、台湾)
    • 年月日
      2015-08-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure of Suspension Plasma Sprayed Ceramic Coating2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Suzuki and Mohammed Shahien
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications (11th CMCEE)
    • 発表場所
      ウェスティンホテル(バンクーバー、カナダ)
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Low Cost Suspension Plasma Spraying of YSZ Coatings2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 2015 International Thermal Spray Conference and Exposition (ITSC2015)
    • 発表場所
      Long Beach, California, USA
    • 年月日
      2015-05-11 – 2015-05-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Control of Droplet Size in Suspension Plasma Spray Process2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Suzuki and Mohammed Shahien
    • 学会等名
      The 2015 International Thermal Spray Conference and Exposition (ITSC2015)
    • 発表場所
      Long Beach, California, USA
    • 年月日
      2015-05-11 – 2015-05-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Low Cost Suspension Plasma Spraying of YSZ Coatings2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 2015 International Thermal Spray Conference and Exposition (ITSC2015)
    • 発表場所
      ロングビーチ国際会議場(ロングビーチ、アメリカ)
    • 年月日
      2015-05-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Nano-ceramic Coatings Plasma Spray System.2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 2015 international conference on Industry Academia Collaboration technology for development (IAC2015)
    • 発表場所
      Al Azhar Conference Center, Cairo, EGYPT
    • 年月日
      2015-04-06 – 2015-04-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Novel Nano-ceramic Coatings Plasma Spray System2015

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 2015 international conference on Industry Academia Collaboration technology for development (IAC2015)
    • 発表場所
      アル・アジャール会議場(カイロ、エジプト)
    • 年月日
      2015-04-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suspension Plasma Spraying of Dense/Porous Ceramic Coatings2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 6th Tsukuba International Coating Symposium 2014 (TICS-2014),
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan,
    • 年月日
      2014-12-04 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Porous YSZ Coatings by Suspension Plasma Spray2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 6th Asian Thermal Spray Conference (ATSC2014),
    • 発表場所
      Hyderabad, India
    • 年月日
      2014-11-24 – 2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermal Barrier Coatings by Axial-Injection Suspension Plasma Spraying2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      日本溶射学会2014年度秋季全国講演大会
    • 発表場所
      愛知県豊橋市
    • 年月日
      2014-11-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] YSZ Coatings by a Twin Cathode Plasma Spray System2014

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Shahien and Masato Suzuki
    • 学会等名
      The 6th S2TS - International Workshop on Suspension and Solution Thermal Spraying
    • 発表場所
      Tours, France
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Suspension Plasma Spray by Twin Cathode Type Plasma Spray Gun2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Suzuki and Mohammed Shahien
    • 学会等名
      The 6th S2TS - International Workshop on Suspension and Solution Thermal Spraying
    • 発表場所
      Tours, France
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 先進コーティング技術研究センター

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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