溶射 とは

溶射

溶射とは燃焼炎や電気エネルギーを用いて金属やセラミックスを溶融または半溶融状態まで加熱させます。それらを基材表面に付着させて皮膜を形成させる表面改質技術の1つです。これにより航空機、発電設備、自動車をはじめ、あらゆる産業機械などの様々な機器・装置の部材表面に優れた機能と品質を付加させることができます。
本サイトで、当社の”最適溶射”をご紹介します。

 

  • 水プラズマ溶射

トーチに供給された高圧の水流が内部で円筒渦水流を作る仕組みになっています。このような状態で、カーボン陰極と金属製回転陽極との間に電圧をかけ、強制的に直流アークを発生させると、渦水流の内側表面の水が蒸発・分解後プラズマ状態となって連続的にプラズマアークが発生します。そのプラズマアークは旋回する円筒水流によって絞り込まれ、エネルギー密度を高めながら、プラズマの急激な熱膨張により高温・高速の安定したプラズマジェット炎をノズルから噴射します。 プラズマジェット炎の最大温度は約30,000℃にも達しますので、高融点のセラミックスでも容易に溶射可能であり、最大約20mm程度まで溶射皮膜を形成することが可能です。本溶射プロセスは他社にはできない当社の独自技術です。

  • ガスプラズマ溶射

アルゴン、ヘリウムなどの作動ガス中で、タングステン陰極と銅ノズル陽極間に電圧をかけ、直流アークを発生させると作動ガスが解離・電離し、連続的にプラズマアークが発生します。これにより熱源:15,000℃以上のプラズマジェットを噴出させます。その熱源へ溶射材料を投入し、溶融させながら加速して被覆する方法がガスプラズマ溶射です。セラミックス材などの高融点材料の溶射も可能です。さらに、プラズマジェットが溶融粒子を高速度で素材に吹き付けることで、高品質な溶射皮膜の形成が実現できます。

  • 高速フレーム溶

高速フレーム溶射とは、フレーム溶射法における飛行粒子の速度を大幅に高くし、強い衝撃力をもって溶射皮膜を形成する溶射法のことです。このことから非常に緻密かつ密着強度の優れた溶射皮膜を形成します。主に適用される溶射粉末材料は金属及びサーメットで、特にサーメットではWC系、CrC系の炭化物を有した材料を用いることで高硬度の皮膜形成を実現できます。

高速フレーム溶射において噴出される燃焼ガスは、音速を超える速度を有しているため、衝撃波が発生し、ショックダイヤモンドと呼ばれる白色の輝く菱形が生じることがあります。ガンから噴出された高速のガスの中に膨張波と圧縮波が連続で発生し、圧縮部ではガス圧力とガス温度が膨張部より高くなるため、他の部分より明るくなることが、ショックダイヤモンド発生の原因です。

  • アーク溶射

アーク溶射とは、連続的に送給される2本の溶射材料(金属線材)の先端で直流アーク放電を発生させ、溶融した金属を圧縮空気で吹き飛ばす溶射法です。

電源には、三相交流から直流に変換する定電圧、もしくは幾分上昇特性の直流電源が用いられます。溶射材料は、線径 0.8~5.0 mm ( 通常1.6mm )のワイヤを使用します。主に形状復元や防錆・防食等に用いられます。

  • フレーム溶射

フレーム溶射では粉末式フレーム溶射と溶線式フレーム溶射の2つに分けることができますが、当社では溶線式フレーム溶射装置を所有しております。

溶線式フレーム溶射とは、酸素と燃料の燃焼フレーム中に線状の溶射材料を機械的に送り込み、フレーム中で溶融した材料が圧縮空気により吹き飛ばされることによって、溶射皮膜を形成する溶射法です。溶射材料に線材を用いるため、アーク溶射と並んでワイヤー溶射とも呼ばれています。主に、アルミなどの防錆用途で使用されることが多いですが、線材にできる金属材料なら、ほとんど施工することが出来ます。

メッキ とは

メッキ

メッキは溶射に比べ膜厚が極端に薄く、また現地施工が出来ないことから、補修品には適用しずらい面がありますが、新作などの場合でご用命頂ければ施工可能です。もちろん補修品の損耗状況などにより、メッキ、肉盛溶接、溶射から最適な施工方法の組み合わせが提案可能です。メッキのメリットとしては安価で密着力が高い事が挙げられます。弊社へご用命の際は、長年提携している協力会社で施工を行いますが、メッキ施工以外の検査などの全工程において弊社の管理基準のもとで仕上げてまいります。

溶射材料

  • 金属、合金

金属・合金は、防錆や形状復元・肉盛補修、耐酸化腐食、電気特性の付与などさまざまな目的の溶射で使用されています。粉末や線状に加工できる金属・合金であれば、ほぼすべて溶射可能です。

  • 自溶合金

Ni基、Co基の自溶合金溶射を行っています。当社では、メテコ16C相当・メテコ18C相当・メテコ31相当・メテコ16E相当・ステライトSF20相当の溶射材料を使用しています。自溶合金は、他の溶射材料に比べ、緻密な皮膜を形成させることができ、密着力・耐磨耗・耐エロージョン性・耐食性・耐高温酸化性に優れているのが、大きな特長です。

  • サーメット

サーメットはセラミックス粉末と金属粉末とを焼結して得られる複合材料で、セラミックスの持つ硬さ・耐磨耗性・耐熱性・耐酸化性・耐化学薬品性と、金属の持つ剛性・塑性・弾性を兼ね備えています。溶射によって、このような特長を表面に付与することができます。当社では、タングステンカーバイト系とクロムカーバイト系の溶射を行っています。

  • セラミック

セラミックには酸化物系・炭化物系などさまざまな種類があります。当社では、酸化物系のアルミナ・ジルコニアなどを溶射材料として使用しています。
セラミックの特徴は、熱及び電気の伝導性が低く、高温においても高い強度を有している点にあります。その中でも、単一酸化物のセラミックスは、超高温に耐えることができます。

  • 耐摩耗

磨耗には様々な種類の原因がありますが、セラミックスやサーメット材といった高硬度の材料を溶射により吹き付けることで金属・合金等の母材を摩耗から保護できます。

  • 耐腐食、防錆

腐食には、硫化腐食や塩化腐食、また酸による腐食や電気的な腐食など、種類もさまざまです。基材の特性だけでは完全に防げない腐食雰囲気がある場合、または耐えられる特性があっても基材として使用するには材料が高すぎる場合は、溶射により表面を改質することができます。

  • 耐熱

近年の耐熱部品には、設備の高効率化や長寿命化のため、これまで以上に高い耐熱性能が求められるようになっています。メンテナンスにかかるコストを低減し性能の向上を図るため、耐熱・耐高温酸化性に優れた溶射皮膜は、ガスタービンやジェットエンジン、ボイラー部品、鉄鋼などさまざまな分野で、必要不可欠なものになっています。大手高炉メーカーのパートナーとして長年の実績を持つ当社は、耐熱・耐高温酸化についての豊富なノウハウと実績を持っています。

  • 形状復元、厚盛

産業機械部品などの設備を稼動させる際、金属部品同士の擦れによる摩擦や衝撃による欠損により減肉や欠損はつきものです。そのような場合に有効な手段の一つが、溶射による肉盛補修です。機械部品へは軟鋼や13Cr系の材料で補修することが多いですが、更に補修後にセラミックスやサーメット材を吹付ることで耐久UPを図ることも可能となります。

  • 電気特性

CuやAlの合金を溶射することで優れた電気特性を付与することが出来ます。また反面、高純度アルミナなどを吹き付けることで絶縁性を付与することも可能です。