(57)【要約】【課題】摺動性および耐摩耗性が高い皮膜を形成可能なコールドスプレー用粉末、および、かかるコールドスプレー用粉末を用いる皮膜形成方法を提供すること。【解決手段】コールドスプレー法による皮膜の形成に用いられるコールドスプレー用粉末であって、平均粒径０．５μｍ以上１００．０μｍ以下の金属粉末と、平均粒径３．０ｎｍ以上１００．０ｎｍ以下のセラミックス粉末と、を含み、前記金属粉末に対する前記セラミックス粉末の混合比率が０．００５質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とするコールドスプレー用粉末。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コールドスプレー法による皮膜の形成に用いられるコールドスプレー用粉末であって、
平均粒径０．５μｍ以上１００．０μｍ以下の金属粉末と、
平均粒径３．０ｎｍ以上１００．０ｎｍ以下のセラミックス粉末と、
を含み、
前記金属粉末に対する前記セラミックス粉末の混合比率が０．００５質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とするコールドスプレー用粉末。
【請求項２】
前記セラミックス粉末の主材料は、酸化ケイ素、窒化ホウ素または酸化アルミニウムである請求項１に記載のコールドスプレー用粉末。
【請求項３】
前記セラミックス粉末は、表面処理が施されているセラミックス粒子を含む請求項１または２に記載のコールドスプレー用粉末。
【請求項４】
前記表面処理が施されているセラミックス粒子は、粒子本体と、前記粒子本体の表面に付与されているビニル基、フェニル基またはアルキル基と、を有する請求項３に記載のコールドスプレー用粉末。
【請求項５】
前記金属粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上５０．０μｍ以下であり、
前記セラミックス粉末の平均粒径は、３．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ以下であり、
前記金属粉末に対する前記セラミックス粉末の混合比率は、０．００５質量％以上０．５００質量％以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコールドスプレー用粉末。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のコールドスプレー用粉末を用いて、コールドスプレー法により、被処理物の表面に皮膜を形成することを特徴とする皮膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コールドスプレー用粉末および皮膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コールドスプレー法は、金属粒子を加速させ、基材に衝突させて塑性変形を生じさせることにより、基材の表面に皮膜を形成する成膜技術である。
【０００３】
特許文献１には、加熱したガスを音速以上の速度に加速させ、その噴流に、金属とセラミックスの混合粉末を混合して噴出させ、基材の表面に衝突させることにより、金属粉末粒子を塑性変形させ、基材の表面にコーティング層を形成する工程を有する皮膜形成方法が開示されている。そして、この工程を繰り返すことにより、厚さ０．５ｍｍ以上の皮膜を形成し、その後、ＨＩＰ処理を施すことによって、皮膜の機械的特性を制御することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４７３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、特許文献１には、金属とセラミックスの混合粉末を用いてコールドスプレー法による皮膜を形成することが開示されているものの、金属粉末とセラミックス粉末との混合比率については不明である。そして、混合比率が最適化されていない場合、皮膜に期待される摺動性および耐摩耗性が十分でないことが明らかとなってきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の適用例に係るコールドスプレー用粉末は、コールドスプレー法による皮膜の形成に用いられるコールドスプレー用粉末であって、
平均粒径０．５μｍ以上１００．０μｍ以下の金属粉末と、
平均粒径３．０ｎｍ以上１００．０ｎｍ以下のセラミックス粉末と、
を含み、
前記金属粉末に対する前記セラミックス粉末の混合比率が０．００５質量％以上３．００質量％以下であることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】コールドスプレー法に用いるコールドスプレー装置を説明するための概念図である。
【図２】実施形態に係る皮膜形成方法を説明するための図である。
【図３】実施形態に係る皮膜形成方法を説明するための図である。
【図４】実施形態に係るコールドスプレー用粉末を示す断面図である。
【図５】表面処理が施されているセラミックス粒子の概念を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明のコールドスプレー用粉末および皮膜形成方法の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
１．皮膜形成方法
まず、実施形態に係る皮膜形成方法、すなわちコールドスプレー法による皮膜形成方法について説明する。
【００１０】
図１は、コールドスプレー法に用いるコールドスプレー装置を説明するための概念図である。図２および図３は、実施形態に係る皮膜形成方法を説明するための図である。
【００１１】
本実施形態に係る皮膜形成方法は、コールドスプレー用粉末１を用いて、コールドスプレー法により、被処理物９の表面に皮膜１０を形成する方法である。
【００１２】
コールドスプレー法は、コールドスプレー用粉末１を加速させ、固相状態のまま被処理物９に衝突させることにより、コールドスプレー用粉末１の粒子に塑性変形を生じさせて皮膜１０を形成する技術である。コールドスプレー用粉末１の加速には、コールドスプレー用粉末１の融点または軟化温度よりも低い温度のガスを超音速まで加速させ、その噴流にコールドスプレー用粉末１を投入する方法が用いられる。
【００１３】
図１に示すコールドスプレー装置１００は、ガス供給源２と、粉末供給装置３と、ガス加熱部４と、スプレーガン５と、を備えている。また、ガス供給源２とスプレーガン５とが、配管６１を介して接続されている。そして、配管６１の途中には、粉末供給装置３が設けられている。さらに、ガス供給源２とスプレーガン５は、配管６２を介しても接続されている。そして、配管６２の途中には、ガス加熱部４が設けられている。
【００１４】
ガス供給源２は、作動ガスＧを高圧で供給する。作動ガスＧとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスのような不活性ガス、空気、またはこれらの混合ガス等が挙げられる。また、配管６２を流れる作動ガスＧの圧力は、特に限定されないが、０．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下であるのが好ましく、１．０ＭＰａ以上８．０ＭＰａ以下であるのがより好ましい。これにより、スプレーガン５において、コールドスプレー用粉末１を十分に加速させることができる。一方、配管６１を流れる作動ガスＧの圧力は、コールドスプレー用粉末１を搬送可能な流速を得られる圧力であれば、特に限定されない。
【００１５】
粉末供給装置３は、作動ガスＧにコールドスプレー用粉末１を混ぜて送り出す装置である。
【００１６】
ガス加熱部４は、電気ヒーター等を用いて作動ガスを加熱する。作動ガスの加熱温度は、コールドスプレー用粉末１の熱による変性が生じない温度であれば、特に限定されないが、１００℃以上８００℃以下であるのが好ましく、２００℃以上６００℃以下であるのがより好ましい。
【００１７】
スプレーガン５は、ノズル５０と、整流子５２と、を有している。ノズル５０は、管状をなしており、基端側に設けられ、内径が相対的に大きい大径部５０１と、大径部５０１よりも先端側に設けられ、内径が相対的に小さい小径部５０２と、小径部５０２よりも先端側に設けられ、先端に向かって内径が徐々に拡大している拡径部５０３と、を有している。つまり、ノズル５０は、いわゆるラバールノズルになっている。整流子５２は、大径部５０１に設けられており、大径部５０１を基端側と先端側とに分割している。そして、大径部５０１の基端側には配管６２の一端が接続されている。一方、大径部５０１の先端側には配管６１の一端が接続されている。
【００１８】
配管６２を介して大径部５０１の基端側に供給された作動ガスＧは、整流子５２によって整流され、先端側に向かって流れる。そして、差動ガスＧは、配管６１を介して大径部５０１の先端側に供給されたコールドスプレー用粉末１とともに、小径部５０２に流入する。小径部５０２では、作動ガスＧが加速されるとともに加圧される。その後、拡径部５０３において作動ガスＧが膨張するとともに加速され、超音速に達する。そして、超音速に加速された作動ガスＧは、スプレーガン５の先端から噴射され、コールドスプレー用粉末１を被処理物９の表面に衝突させる。
【００１９】
被処理物９に衝突したコールドスプレー用粉末１の粒子は、塑性変形し、図２に示すように膜状になって表面に付着する。このような現象が繰り返されることにより、図３に示すように、被処理物９の表面に皮膜１０が形成される。
【００２０】
なお、スプレーガン５から噴射されるコールドスプレー用粉末１は、必ずしも超音速に達する必要はなく、音速以下であってもよい。
【００２１】
２．コールドスプレー用粉末
次に、実施形態に係るコールドスプレー用粉末について説明する。
図４は、実施形態に係るコールドスプレー用粉末を示す断面図である。
【００２２】
本実施形態に係るコールドスプレー用粉末１は、前述したコールドスプレー法による皮膜１０の形成に用いられる粉末であり、図４に示すように、金属粉末１１と、セラミックス粉末１２と、を含む混合粉末である。このうち、金属粉末１１の平均粒径は、０．５μｍ以上１００．０μｍ以下である。また、セラミックス粉末１２の平均粒径は、３．０ｎｍ以上１００．０ｎｍ以下である。そして、金属粉末１１に対するセラミックス粉末１２の混合比率が０．００５質量％以上３．００質量％以下である。
【００２３】
このようなコールドスプレー用粉末１は、金属粉末１１の平均粒径が小さいにもかかわらず、高い流動性を有する粉末である。このため、前述したコールドスプレー装置１００において、配管６１を搬送されるコールドスプレー用粉末１が、配管６１の内壁に付着したり、スプレーガン５の内壁に付着したりするのを抑制することができる。これにより、コールドスプレー装置１００のメンテナンス性を高めることができる。
【００２４】
また、コールドスプレー用粉末１を用いて形成される皮膜１０は、金属粉末１１の平均粒径およびセラミックス粉末１２の平均粒径を最適化したこと、および、金属粉末１１に対するセラミックス粉末１２の混合比率を最適化したことにより、皮膜１０の機械的強度と、皮膜１０の表面の摺動性と、を両立したものとなる。このため、皮膜１０が形成された被処理物９を、例えば摺動に供される摺動部に適用することにより、長期にわたって優れた耐久性を有する摺動部を実現することができる。すなわち、皮膜１０が摺動相手と摺動しても、皮膜１０の優れた耐摩耗性に基づき、剥離等が抑制されるため、部品交換等のメンテナンスの頻度を減らす、摺動抵抗の増加等の不具合を抑制する、といった効果を奏する。
【００２５】
また、本実施形態に係る皮膜形成方法は、コールドスプレー用粉末１を用いて、コールドスプレー法により、被処理物９の表面に皮膜１０を形成する方法である。
【００２６】
このような皮膜形成方法によれば、前述したようなコールドスプレー用粉末１を用いているため、機械的強度と表面の摺動性とを両立させた皮膜１０を形成することができる。
【００２７】
コールドスプレー用粉末１の流動性が高くなる理由の１つとして、相対的に大径である金属粉末１１の粒子同士の間に、相対的に小径であるセラミックス粉末１２の粒子が介在することにより、金属粉末１１の粒子同士の凝集が抑制されることがある。凝集が抑制されることにより、コールドスプレー用粉末１の流れを妨げる凝集した粒子が減少するため、コールドスプレー用粉末１の流動性を高めることができると考えられる。また、セラミックス粉末１２が相対的に小径であり、かつ、混合比率が少なく抑えられていることから、セラミックス粉末１２が混合されていても金属粉末１１の焼結が阻害されにくい。このような理由から、最終的に得られる皮膜１０の機械的強度を高めることができる。
【００２８】
なお、金属粉末１１の平均粒径が前記下限値を下回ると、金属粉末１１の粒子同士の凝集が避けられなくなるとともに、金属粉末１１の製造が困難になる。一方、金属粉末１１の平均粒径が前記上限値を上回ると、金属粉末１１の充填性が低下するため、最終的に得られる皮膜１０の密度を高めることが難しくなる。
【００２９】
また、セラミックス粉末１２の平均粒径が前記下限値を下回ると、セラミックス粉末１２の製造が困難になる。一方、セラミックス粉末１２の平均粒径が前記上限値を上回ると、セラミックス粉末１２が金属粉末１１の膜化を阻害するおそれがある。
【００３０】
さらに、セラミックス粉末１２の混合比率が前記下限値を下回ると、セラミックス粉末１２を添加した効果が得られなくなる。一方、セラミックス粉末１２の混合比率が前記上限値を上回ると、セラミックス粉末１２の相対量が多くなるため、皮膜１０の機械的強度が低下し、耐摩耗性が低下するおそれがある。
【００３１】
なお、コールドスプレー用粉末１には、金属粉末１１およびセラミックス粉末１２以外の添加物が添加されていてもよい。添加物としては、例えば、樹脂粉末、樹脂繊維、界面活性剤、滑剤等が挙げられる。さらに、不可避的に混入する不純物が含まれていてもよい。ただし、添加物の添加量および不純物の混入量は、合計で１．０質量％以下であるのが好ましく、０．５質量％以下であるのがより好ましい。
【００３２】
また、金属粉末１１の含有率は、セラミックス粉末１２、添加物および不純物の残部であるが、一例として９８質量％以上であるのが好ましく、９９質量％以上であるのがより好ましい。これにより、最終的に得られる皮膜１０は、金属粉末１１由来の材料が支配的になる。このため、金属材料に由来する良好な機械的特性に基づく耐摩耗性を有する皮膜１０が得られる。
【００３３】
また、金属粉末１１の平均粒径は、特に０．５μｍ以上５０．０μｍ以下であるのが好ましく、１．０μｍ以上３０．０μｍ以下であるのがより好ましい。
【００３４】
さらに、セラミックス粉末１２の平均粒径は、特に３．０ｎｍ以上１５．０ｎｍ以下であるのが好ましく、５．０ｎｍ以上１０．０ｎｍ以下であるのがより好ましい。
【００３５】
また、セラミックス粉末１２の混合比率は、０．００５質量％以上０．５００質量％以下であるのが好ましく、０．０１０質量％以上０．０３０質量％以下であるのがより好ましい。
【００３６】
以上のような範囲を満たすことにより、コールドスプレー用粉末１は、特に摺動性が良好で耐摩耗性に優れた皮膜１０を製造可能な粉末となる。
【００３７】
さらに、セラミックス粉末１２の平均粒径は、金属粉末１１の平均粒径を１としたとき、０．０００５以上０．０１００以下であるのが好ましく、０．００１０以上０．００５０以下であるのがより好ましい。これにより、金属粉末１１とセラミックス粉末１２とで平均粒径のバランスを最適化することができる。その結果、最終的に得られる皮膜１０の摺動性および耐摩耗性を特に高めることができる。
【００３８】
なお、上述した平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用い、体積基準に基づく累積の体積が５０％のときの粒径Ｄ５０のことをいう。また、セラミックス粉末１２の混合比率とは、金属粉末１１に対するセラミックス粉末１２の質量比率のことをいう。
【００３９】
金属粉末１１の構成材料は、特に限定されず、塑性変形可能な材料であれば、いかなる材料であってもよい。一例としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ等の単体、またはこれらを主成分とする合金、金属間化合物等が挙げられる。
【００４０】
このうち、Ｆｅ系合金としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼のようなステンレス鋼、低炭素鋼、炭素鋼、耐熱鋼、ダイス鋼、高速度工具鋼、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等が挙げられる。
【００４１】
また、Ｎｉ系合金としては、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金、Ｎｉ−Ｆｅ系合金等が挙げられる。
【００４２】
さらに、Ｃｏ系合金としては、例えば、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金、Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ系合金等が挙げられる。
【００４３】
また、Ｔｉ系合金としては、例えば、Ｔｉと、Ａｌ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏ等の金属元素との合金が挙げられ、具体的には、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ等が挙げられる。
【００４４】
なお、金属粉末１１は、いかなる方法で製造されたものであってもよいが、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法、高速回転水流アトマイズ法のようなアトマイズ法で製造された粉末であるのが好ましく、水アトマイズ法または高速回転水流アトマイズ法で製造された粉末であるのが好ましい。これらは、平均粒径が小さな粉末であっても、低コストで製造可能であるため、金属粉末１１として有用である。
【００４５】
また、金属粉末１１は、加熱処理、プラズマ処理、オゾン処理等の各種前処理が施されたものであってもよい。
【００４６】
さらに、金属粉末１１の体積基準に基づく累積の体積が小径側から１０％のときの粒径をＤ１０としたとき、粒径Ｄ１０は、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であるのが好ましい。また、累積の体積が小径側から９０％のときの粒径をＤ９０としたとき、粒径Ｄ９０は、３．０μｍ以上５０．０μｍ以下であるのが好ましい。
【００４７】
また、セラミックス粉末１２の構成材料も、特に限定されないが、一例として、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ホウ素、酸化イットリウムのような酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステンのような非酸化物系セラミックス等が挙げられる。
【００４８】
このうち、セラミックス粉末１２の主材料は、酸化ケイ素、窒化ホウ素または酸化アルミニウムであるのが好ましい。これらのセラミックス材料を主材料とするセラミックス粉末１２は、金属粉末１１の被処理物９に対する密着性および皮膜１０を形成したときの機械的強度に及ぼす影響が小さく、かつ、コールドスプレー用粉末１の流動性を高める効果が大きい。また、粒径の揃ったセラミックス粉末１２を低コストで製造しやすいという利点もある。
【００４９】
なお、酸化ケイ素は、一酸化ケイ素と二酸化ケイ素の双方を含む。また、酸化アルミニウムは、一酸化アルミニウム、二酸化アルミニウムおよび三酸化アルミニウムを含む。
【００５０】
また、セラミックス粉末１２は、表面処理が施されていないセラミックス粒子を含んでいてもよいが、表面処理が施されているセラミックス粒子１２０を含むのが好ましい。これにより、セラミックス粒子１２０の表面を、疎水性等に改質することができる。その結果、セラミックス粒子１２０の表面に水分が吸着しにくくなり、セラミックス粒子１２０同士の凝集等を抑制することができる。そして、セラミックス粒子１２０同士が凝集することに伴う、コールドスプレー用粉末１の流動性の低下を抑制することができる。
【００５１】
図５は、表面処理が施されているセラミックス粒子１２０の概念を示す断面図である。
図５に示すセラミックス粒子１２０は、粒子本体１２１と、粒子本体１２１の表面に付与されている改質層１２２と、を有する。粒子本体１２１は、前述したセラミックス材料で構成されており、改質層１２２は、前述した疎水性の他、各種の特性を付与する表面修飾基を含む層である。この表面修飾基としては、例えば、ビニル基、フェニル基、アルキル基、アクリル基、メタクリル基、トリアルキルシリル基等が挙げられる。このうち、表面修飾基としては、ビニル基、フェニル基またはアルキル基が好ましく用いられ、ビニル基が特に好ましく用いられる。粒子本体１２１の表面にこれらの表面修飾基を付与することにより、セラミックス粒子１２０同士の凝集が抑制されるため、セラミックス粒子１２０が金属粉末１１の粒子同士の間に介在し、金属粉末１１の粒子同士の凝集も抑制される。その結果、金属粉末１１の平均粒径が小さい場合でも、コールドスプレー用粉末１の流動性を高めることができる。
【００５２】
なお、アルキル基の炭素原子数は、１以上６以下であるのが好ましい。また、アルキル基は、メチル基であるのがより好ましい。同様に、トリアルキルシリル基のうち、ケイ素原子に結合している３つのアルキル基の各炭素原子数は、１以上６以下であるのが好ましい。また、トリアルキルシリル基は、トリメチルシリル基であるのがより好ましい。
【００５３】
また、表面修飾基を付与する方法は、セラミックスの表面を官能基で修飾する方法であれば、特に限定されない。例えば、粒子本体１２１を反応槽に入れ、撹拌しながら、表面修飾基を含む化合物を噴霧し、その後加熱する方法、粒子本体１２１を含む分散液に、表面修飾基を含む化合物を加え、加熱しながら撹拌する方法等が挙げられる。このような方法により、粒子本体１２１の表面に表面修飾基を含む改質層１２２を形成することができる。
【００５４】
また、セラミックス粉末１２は、加熱処理、プラズマ処理、オゾン処理等の各種前処理が施されたものであってもよい。
【００５５】
以上、本発明のコールドスプレー用粉末および皮膜形成方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明のコールドスプレー用粉末は、前記実施形態に任意の成分が付加されたものであってもよい。
【実施例】
【００５６】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．コールドスプレー用粉末の製造
（実施例１）
まず、水アトマイズ法により製造されたＳＵＳ６３０系ステンレス鋼粉末と、酸化ケイ素粉末と、を５分間混合してコールドスプレー用粉末を得た。なお、混合にはダルトン混合機を使用した。また、混合条件は、以下のとおりである。
【００５７】
ステンレス鋼粉末の平均粒径    ：３．７５μｍ
ステンレス鋼粉末のかさ密度    ：１．９０ｇ／ｃｍ３
ステンレス鋼粉末のタップ密度  ：４．０７ｇ／ｃｍ３
ステンレス鋼粉末の混合比      ：１００質量部
酸化ケイ素粉末の平均粒径      ：１０ｎｍ
酸化ケイ素粉末の混合比（比率）：０．０２０質量部（０．０２０質量％）
酸化ケイ素粉末の表面処理      ：ビニル基修飾
【００５８】
（実施例２〜３２）
コールドスプレー用粉末の製造条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてコールドスプレー用粉末を得た。
【００５９】
なお、表１に示す「加熱」は、コールドスプレー用粉末を調製した後、ドライオーブンを用い、大気雰囲気下において２００℃で５０時間加熱する処理を施したことを指す。
【００６０】
（比較例１〜６）
酸化ケイ素粉末の添加を省略した以外は、実施例１〜６と同様にしてコールドスプレー用粉末を得た。
【００６１】
（比較例７〜９）
コールドスプレー用粉末の製造条件を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にしてコールドスプレー用粉末を得た。
【００６２】
２．コールドスプレー用粉末の評価
２．１  かさ密度
各実施例および各比較例で得られたコールドスプレー用粉末について、ＪＩＳ  Ｚ  ２５０４：２０１２に規定の金属粉の見掛密度測定方法により、かさ密度を測定した。
【００６３】
２．２  タップ密度
各実施例および各比較例で得られたコールドスプレー用粉末について、ホソカワミクロン株式会社製、粉体特性評価装置、パウダテスタ（登録商標）ＰＴ−Ｘを用いて、タップ密度を測定した。なお、タップ回数は１２５回とした。
【００６４】
２．３  安息角
各実施例および各比較例で得られたコールドスプレー用粉末について、ホソカワミクロン株式会社製、粉体特性評価装置、パウダテスタ（登録商標）ＰＴ−Ｘを用いて、安息角を測定した。
【００６５】
３．皮膜の評価
各実施例および各比較例で得られたコールドスプレー用粉末を用い、コールドスプレー法により皮膜を形成した。なお、被処理物として、アルミニウム基板を用いた。また、作動ガスには窒素ガスを使用し、ガス加熱部に供給する作動ガスの圧力を３ＭＰａとした。さらに、作動ガスの加熱温度を４００℃とした。
【００６６】
このようにして皮膜を形成したアルミニウム基板を「試験用ディスク」とし、使用したコールドスプレー用粉末と同じ材料で作製した「試験用ピン」を用いて、ピンオンディスク試験機による摩擦摩耗試験を行った。具体的には、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１８：１９８６に規定の往復摩擦摩耗試験機であるピンオンディスク試験機に、試験用ディスクおよび試験用ピンをセットした。続いて、試験用ディスクの皮膜の表面で試験用ピンを往復摺動させる試験を開始した。そして、長さ１０ｍｍを６００回往復摺動させ、その後、試験用ディスクに対する試験用ピンの動摩擦係数を気温２５℃で測定した。測定結果を表１に示す。なお、この評価は、摩擦摩耗試験開始前の動摩擦係数に対する摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比を求め、その比率を以下の評価基準に照らすことにより行った。
【００６７】
（評価基準）
Ａ：摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比が１．１０未満である
Ｂ：摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比が１．１０以上１．２０未満である
Ｃ：摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比が１．２０以上１．３０未満である
Ｄ：摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比が１．３０以上１．４０未満である
Ｅ：摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比が１．４０以上１．５０未満である
Ｆ：摩擦摩耗試験終了後の動摩擦係数の比が１．５０以上である
【００６８】
【表１】
2020180348.tif 000003
【００６９】
表１から明らかなように、各実施例のコールドスプレー用粉末を用いて形成された皮膜は、摩擦摩耗試験終了後においても、開始前と比べて動摩擦係数の著しい増加は認められなかった。このことから、この皮膜は、耐摩耗性が良好であると認められる。
【００７０】
すなわち、金属粉末の平均粒径Ｄ５０、セラミックス粉末の平均粒径およびセラミックス粉末の混合比をそれぞれ最適化することにより、最終的に、耐摩耗性に優れた皮膜を得ることができた。
【００７１】
なお、ＳＵＳ６３０系ステンレス鋼粉末に代えて、ＳＵＳ３０４Ｌ系ステンレス鋼粉末およびＳＵＳ３１６Ｌ系ステンレス鋼粉末を用いて、上記と同様の評価を行ったところ、ＳＵＳ６３０系ステンレス鋼粉末と同様の傾向が認められた。
【符号の説明】
【００７２】
１…コールドスプレー用粉末、２…ガス供給源、３…粉末供給装置、４…ガス加熱部、５…スプレーガン、９…被処理物、１０…皮膜、１１…金属粉末、１２…セラミックス粉末、５０…ノズル、５２…整流子、６１…配管、６２…配管、１００…コールドスプレー装置、１２０…セラミックス粒子、１２１…粒子本体、１２２…改質層、５０１…大径部、５０２…小径部、５０３…拡径部、Ｇ…作動ガス
【図１】
2020180348.tif 000004
【図２】
2020180348.tif 000005
【図３】
2020180348.tif 000006
【図４】
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【図５】
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