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本研究では、新しい溶射法であるガストンネル型プラズマ溶射を、従来のプラズマ溶射では因難な高融点セラミックスの溶射に適用して、高品質コ-ティングの作製の立場より新溶射法の特徴を実験的に解明し、以下のことを明らかにした。
1.アルミナ粉末を用いて、プラズマ入力、溶射距離に注目して、良好な品質の皮膜が得られる適正溶射条件領域を求めた結果、ガストンネル型プラズマ溶射においては、従来型プラズマ溶射の場合と比較してかなり広い適正溶射条件領域をもつことが分かった。また、ジルコニア、チタニアの皮膜においても、アルミナ皮膜の場合と同様、従来型皮膜と比較して、気孔が極めて少なく、緻密な高品質の皮膜が得られる。
2.溶射粒子の付着特性と皮膜品質との関連については、良好な品質の皮膜が破潰状の付着粒子により形成されることが判明するとともに、各々のセラミックス皮膜の適正溶射条件領域における臨界溶射距離がそれらの溶射粒子の付着特性より求めた特性溶射距離とよく一致する。
3.アルミナ皮膜の場合(P=30kW、L=30mmではビッカ-ス硬度Hv=1500)と同様、ジルコニアなどその他のセラミックスにおいても、近距離溶射において気孔が少なく、緻密な高硬度皮膜が得られる。これは従来型プラズマ溶射と比較して、20%〜30%以上硬度が高い高品質の皮膜である。この場合の従来型プラズマ溶射の皮膜中には大きな気孔が非常に多く、またクラックの発生が見られる。
4.高硬度溶射皮膜の構造を解析した結果、アルミナ皮膜の場合には、結晶粒の微細化したαーアルミナ層が存在し、ジルコニア皮膜においては、溶射粉末の溶融、再凝固により結晶化が進むことが分かっている。
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