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