溶滴の扁平・凝固・反応過程制御に基づく高周波プラズマ溶射皮膜の形成

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450280
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 恒川 好樹 豊田工業大学, 工学部, 教授 (50148350)
• 研究分担者: 奥宮 正洋 豊田工業大学, 工学部, 助教授 (20177182)
• キーワード: 高周波プラズマ溶射 / 生成複合材料 / 窒素混合プラズマ / メタン混合プラズマ / スプラット / 窒化物 / 炭化物 / 構造制御

研究概要

平成11年度は,窒化を伴う反応性溶射を一転し,DCプラズマ溶射ではその例を見ない,純Ti粉末を用いる反応性RFプラズマ溶射によって析出TiC粒子を含む生成複合材料皮膜を形成した.そのプロセス中の各皮膜形成素過程において,プラズマガスに混合するCH_4量が生成TiC量に及ぼす影響を調べた。分解CのTi溶滴中への吸収は,第1段階の溶滴がプラズマフレーム内を飛行中に生じる.溶射Ti粒子中に生成する微細TiC粒子は,混合CH_4量の上昇とともにその体積率を増加する.溶滴のSUS304基材との衝突に伴う第2段階のスプラット形成過程では,溶滴中に吸収されたC(TiC)が,溶滴の見掛けの粘性を増加させるため,CH_4混合量の上昇とともにスプラット偏平率が減少する.スプラットの凝固過程で生成する液体より高密度のTiC粒子は,偏平化過程でその運動エネルギーのため,スプラット周辺部に偏在する傾向がある.混合CH_4量と無関係に,Ti基複合皮膜中のTiCは,飛行中よりも基材上で約5倍多く生じる.すなわち,TiCの生成は,溶滴の飛行時間よりも著しく長時間の基材上で主に生じる.しかしなから,CH_4混合量>1.33cm^3/sでは,生成複合皮膜の気孔率が高くTiC量が増すにも拘らず,皮膜硬さが低下する.

研究成果

• [文献書誌] Y. Tsunekawa: "New Approaches to Smart Processing of Metal Matrix Composites"Proc. 9th Cimtec-World Forum on New Materials Symposium VIII. 397-406 (1999)
• [文献書誌] 恒川 好樹,奥宮 正洋 外1名: "反応性RFプラズマ溶射によるチタンツリサイド基複合皮膜の形成"日本溶射協会誌. 36巻・4号. 197-203 (1999)
• [文献書誌] Y. Tsunekawa et al: "Nitride Formation in Synthesis of Titanium Aluminide Matrix Composite Coatings by Reactive RF Plasma Spraying"J. Thermal Spray Trch. (ASM International). vol. 9, NO. 1(in press). (2000)
• [文献書誌] Y. Tsunekawa et al: "In-situ Formation of Titanium Corbide by Reactive Plasma Spraying with Elemental Titanium Powder"Proc. Surface Modification Technology 14th. (in press). (2000)