金属/セラミック複合溶射皮膜の電解アーク加熱処理による改善とその評価

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650724
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 森本 純司 近畿大学, 理工学部, 教授 (30088471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 信行 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (90127176) ; 佐々木 洋 近畿大学, 理工学部, 講師 (70205871) ; 富江 通雄 近畿大学, 理工学部, 教授 (60029139)
• Keywords: 金属皮膜 / セラミック皮膜 / 電解アーク加熱 / 金属 / セラミック複合皮膜 / 耐磨耗性 / 硬質皮膜 / 溶射

Research Abstract

溶射加工法と電解アーク加熱法を用いて、金属/セラミック複合層を持つ耐食性、耐摩耗性に優れた耐環境材料の作製を試みた。一般構造用圧延鋼に対してNi基自溶合金とセラミックスの混合粉末を用いて、フレーム溶射法、プラズマ溶射法により成膜した後、炭酸カリウム水溶液において電解アーク加熱処理し、高機能構造材料を作った。以下に得られた結果の要約を示す。
1)電解アーク加熱処理したNi基自溶合金溶射皮膜に関して、形態観察、硬さ試験、サンドエロージョン摩耗試験した結果、50〜60secの適正加熱処理した皮膜のビッカース硬さはHV650〜700であり、フレーム加熱法による再溶融において得られる硬さと同等であり、摩耗量は、As Coat皮膜に比較して約1/6に低減することができた。また、皮膜は、空孔、介在物が少なく均質構造であった。電解アーク加熱処理法は、マスキングにより局部再溶融加熱が可能である。
2)金属/セラミック複合溶射皮膜に対して電解アーク加熱処理した結果、Ni-Cr合金とセラミックが層状に分布した皮膜構造膜が作製でき、傾斜機能皮膜の作製に適用できると推察される。
3)電解アーク加熱処理のNi基自溶合金溶射皮膜によって異種金属材料の接合実験を行なった結果、純銅と炭素鋼の接合強度は接合処理時間10minにおいて平均460MPaの強度を示した。接合強度は、接合部のビッカース硬さは強度が大きくなると共に低下する傾向となった。接合部のEPMA分析により、Cu, Ni, Cr, Feの相互拡散層が認められた。
以上のように、溶射加工法と電解アーク加熱法の複合処理によって耐食性、耐摩耗性に優れた耐環境材料が作製できた。