反応性溶射における成膜素過程の統一的理解に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350404
• 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: 福本 昌宏 豊田技術科学大学, 工学部, 教授 (80173368) ; 奥宮 正洋 豊田工業大学, 工学部, 助教授 (20177182)
• キーワード: DCプラズマ溶射 / HVOF溶射 / インプロセス反応 / 発熱反応 / 濡れ性 / 生成複合材料 / 溶滴温度 / 溶滴速度

研究概要

熱力学的に不安定な第二相粒子を含む複合溶射材料を用いて溶射すると,成膜過程における第二相粒子の分解が懸念される.しかしながら反応性溶射では,インプロセス反応によって安定化合物を生成するため,複合皮膜の形成に極めて有望と考えられる.当該「反応性溶射」研究において2003年度に得られた主な成果は,以下の2項目に分類される:
(1)Al合金の表面被覆として固体潤滑剤の黒鉛を含む鋳鉄皮膜に注目し,前焼鈍した黒鉛を含む鋳鉄粉末を用いてプラズマ溶射溶射を行った.黒鉛の生成・消滅挙動などを検討した結果,前焼鈍で生じた黒鉛は,黒鉛の溶銑への再溶融によって溶射過程で減少し,皮膜中では黒鉛が大幅に減少する.しかしながら,高速・低温フレームを特徴とするHVOF溶射では,前焼鈍した溶射材料中の黒鉛量は,溶射過程を経た皮膜でも余り減少しない.
(2)反応性溶射には不適であるHVOF溶射においてインプロセス反応を生じさせるため,発熱反応を伴うSiO_2/Ni/Al-Si-Mg合金系の造粒粉末を開発した.この複合系において生成する安定化合物はMgAl_2O_4とNiAl_3が予想される.当該反応は溶滴の飛行中ではなく,基材上で進行することが判明した.同じ粉末を用いて,高温・低速フレームを特徴とするDCプラズマ溶射を行った結果,インプロセス反応はHVOF溶射よりも著しく進行し,皮膜硬さも大幅に向上する.

研究成果

• [文献書誌] Y.Tsunekawa et al.: "Formation of Superhand Modified Surface by Reactive Electrical Discharge Machining"Materials Science Forum. 426-432. 2605-2610 (2003)
• [文献書誌] M.Okumiya, Y.Tsunekawa et al.: "Creation of High Strength Bonded Abrasive Wheel With Ultrasonic Aided Composite Plating"Surface and Coating Technology. 169-170. 112-115 (2003)
• [文献書誌] M.F.Morks, M.A.Shoeib, Y.Tsunekawa et al.: "Effect of Particle Size and Spray Distance on the Features of Plasma Sprayed Cast Iron"Proc.ITSC 2003. 1081-1085 (2003)
• [文献書誌] M.Fukumoto et al.: "Dependence of thermal Sprayed Particle/Substrate Interface Microstructure on Substrate Temperature"Proc.ITSC 2003. 1047-1052 (2003)
• [文献書誌] W.Hu, T.Kato, M.Fukumoto: "Synthesis and Characterizaion of Nanocrystalline Iron Aluminide Intermetallic Compounds"Matarials Transactions. 44-12. 2678-2687 (2003)
• [文献書誌] M.Fukumoto et al.: "3-Dimensional Transition Map of Flattening Behavior in thermal Spray Process"Proc.ISPC-16. 608 (2003)
• [文献書誌] K.Funatani, M.Yoshida, Y.Tsunekawa: "Handbook of Aluminum, Vol.2 Chapter 13"Marcel Dekker, Inc.. 81 (2003)