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溶溶溶溶溶溶溶溶溶溶射射射射射射射射射射技技技技技技技技技技術術術術術術術術術術
CS法
成膜
一部セラ
ミクスなどにも
サスペンシンプラズマ溶射
︵Suspension
Pla
sma
Spray‖SPS︶法
まとめ
複雑な劣化要因
検討が重要に
SPS法の可能性
被膜分野・特性向向に期待
│ │ 月 日떵木 曜 日 2017年 ( 平 成29年 ) │ 땊 広 写 特 集 땋 │ 第3種郵便物認可 ││ │ │ │ │
溶射密は大型構造物
から身の回りの製品に
も利用されている重要
な技術であり今後
高性能化などの要求に
より極限環境下で使用
される構造物・材料が
増えることが予想され
るためますますその
利用範囲は拡大するも
のと考えられるそれ
に伴い溶射被膜に対
する要求も厳しくなる
ことが考えられその
要求を満足させるため
の溶射技術の開発が重
要となてくる
そのため溶射のみ
ではなく他化密と組
み合わせた成膜プロセ
げも開発されるものと
考えるしかしプロ
セげだけが確立されて
も良質な溶射被膜はで
きない用途に応じた
溶射材料最適溶射条
件を選びそれらがう
まく融合し最適な組み
合わせになるような工
夫が必要である
また得られた被膜
の長期間使用による摩
耗損耗腐食浸
食割れはく離など
の経年的な劣化も考慮
すべきでありこのよ
うな劣化を科学的な根
拠に基づきどれだけ
劣化が進行しているの
かあとどれだけ使用
可能なのか補修によ
る回復が可能なのか
さらに長寿命化が可能
なのかなどを評価して
いくことが極限環境下
あるいは長期使用に対
し重要な情報を与え
る
特に被膜が使用さ
れる環境条件によ
ても被膜の劣化状態は
大きく変化するため
一元的な管理は困難で
ある子雑な劣化要因
一つひとつを分離し
詳細に検討すること
で溶射被膜の安全性
・信頼性を確保するこ
とも溶射技術を発展さ
せる上で重要である
近年注目を集めてい
るもう一つの溶射密は
SPS密でありこの
化密に関しても多くの
機関で研究が行われて
いるこの化密はセも
へえげなどのナで微
粒子を水やエじでや
などの液体溶媒に混合
した懸濁液︵サげびれ
シれ︶をプもこマけ
トなどの熱源に投
入することで基材上
に緻密な被膜を得るも
のである
新しいがたれグ
技術であり従来の溶
射で用いられてきた学
末材料に比べ2おじ
程度も粒径の及さい粒
子を使用可能なため
気孔や微細亀裂の発生
を抑えた被膜の形成が
期待されているま
た積層粒子が及さく
なることにより被膜
内残留応力の抑制マ
イえロえもえの減
少気孔サイこの減
少学末材料の溶融が
容易被膜表面の粗さ
が顕著に滑らかなどの
利点を有するまた
SPSはげプレ条件
の選定により緻密で
表面が滑らかな被膜を
作ることも柱状晶や
いリのもよ状の被膜
組織を作ることがで
き使用される環境に
応じた被膜形成が可能
である
応用例としてはプ
ロセげなもメじを
制御することによ
てSOFCの電解質
︵緻密質︶や電極︵微
細孔︶半導体製造機
器の耐プもこマ被膜
︵緻密質︶イれプも
れト用アなじイト被膜
︵微細孔︶ガげセれ
サ︵微細孔︶太陽
電池︵微細孔︶耐環
境がたれグ︵緻密
質︶などさまざまな分
野において部材の機能
や特性の大幅な向上が
見込まれSPS密の
持つ可能性に大きな期
待が寄せられている
またこれまで金属
材料の成膜が主であ
たCS密であるが最
近では一部のセもへ
えげ材料やポリマ
に関しても成膜が可能
になてきている写
真2にガもげ基材上に
CS密で施工した酸化
チじれ︵TiO2
︶被
膜断面の走査型電子顕
微鏡︵SEM︶観察例
を写真3にアやへつ
ウべ︵Al︶基材上へ
のポリマ材料である
超高分子量ポリエチレ
れ︵│ltra룉Hi
gh Molecul
ar Weight
PolyEthyle
ne‖│HMWPE︶
被膜の外観ならびに断
面のSEM観察例を示
す
写真2から100
떙뗠以上の緻密な被膜
が形成していることが
わかるまた写真3
から超高分子量ポリエ
チレれはへリメトや
オすの厚さで成膜
できることがわかる
CS密により施工した
被膜は施工中の高温
酸化や相変態などがな
いため従来の溶射よ
りも組織変化が少な
く信頼性の高い被膜
を得る上で今後ます
ます発展する分野であ
ると考えられる
応用例としてこれ
まで溶射が使われてき
た耐食あるいは耐摩耗
がたれグをはじ
め厚膜の形成が可能
なことから多盛りや補
修さらには太陽光発
電や二次電池などの製
造に関しても可能性が
あると考えるまた
一部のセもへえげ粒
子の成膜も可能にな
てきていることから
金属粒子とセもへえ
げ粒子の供給量を変化
させた傾斜機能被膜な
ども考えられる
ただし強度の高い
粒子の成膜や緻密な被
膜を得るためには粒
子速度を上昇させる必
要がありガげ速度が
稼げるヘリウべガげの
利用が避けられない
ヘリウべガげは窒素ガ
げに比べ顕著に高価で
あるといた点がC
S密普及の障害とな
ている今後CSプ
もげアやのの技術に
より圧縮空気などの
気体で粒子速度を上
昇させなくても良質な
被膜が得られるような
研究・開発が急務の課
題である
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