衝撃被覆処理による金属材料の表面改質

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02805086
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 千葉 昂 熊本大学, 工学部, 教授 (90005322)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西田 稔 熊本大学, 工学部, 助教授 (90183540) ; 藤田 昌大 熊本大学, 工学部, 教授 (20040389)
• Keywords: 表面改質 / 衝撃エネルギ- / 被覆処理 / 水中衝撃波 / 熱サイクル試験 / 円筒衝撃法 / 自溶性溶射粉末 / TiAl

Research Abstract

本研究はこれまで国内外で全く試みられたことのない、衝撃エネルギ-を利用しての各種金属材料への硬質材料粉末の被覆の可能性について検討を行っているものである。本研究のこれまでの結果として、母材と被覆層との界面接合状況は界面における強い機械的投錨効果により、高い接合強度が得られている。以下に本年度の研究成果の概要を報告する。
(1)本研究においては、衝撃被覆技術が被覆状況の成否を決定するが、本研究では円柱試片に対する円筒衝撃法及び平板への被覆法として本研究者らが開発した水中衝撃波を利用した被覆法の二つの方法を用いた。
(2)円筒衝撃法では、母材にとしてSUS304オ-ステナイト系ステンレス鋼、被覆材としてWCを12%含むCoーCrーNi合金系、B,Cを含むCrーNi合金系の2種を用いた。被覆粉末を円柱状母材の周辺に充填し、Cu管を内管とし、その外側に硝酸アンモニウムを主体とする爆速2600m/s級の爆薬を配置し、電気雷管により、起爆した場合に厚さ約1mmで、Hv1000ー1500の高硬度で良好な被覆層を形成することができた。
(3)水中衝撃波による平板への衝撃被覆法では、Cu母材にTiAl粉末被覆を試みた。爆薬は爆速6900m/s級の可塑性爆薬を用い、爆薬高さ50mmで、クラック等の欠陥のない良好なTiAl被覆層およびTiAlーTi混合粉末被覆層を形成することができた。両被覆層の硬度はHv400ー600であった。
(4)上記の被覆材について、600℃【double arrow】WQの熱サイクル処理を施し、被覆層の剥離試験を行った結果、ほぼ100回の熱サイクルに耐えることが認められた。また被覆層に爆発被覆処理後、前熱処理を施すと、熱サイクル試験においてさらに良好な結果が得られた。

Research Products

• [Publications] 千葉 昂,西田 稔,藤田 昌大: "自溶性溶射粉末によるステンレス鋼の衝撃被覆処理" 表面技術.
• [Publications] 千葉 昂,西田 稔,藤田 昌大: "水中衝撃波を利用した金属材料の表面改質" 日本金属学会誌.