(57)【要約】本発明は、溶射工程により少なくとも部分的にコーティング材を塗布した機械部品表面（22）を開示する。上記コーティング材は、高温で、かつ、コーティング材がその下の表面中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、熱処理に曝露し、これによってコーティング材とその下の表面の間にネックを形成する。さらにコーティング材層（24）を塗布して、各コーティング材層を順次熱処理に供することにより、同じ上記コーティング材の複数の層（24）を上記機械部品表面（22）上に設け、これによって、上記コーティング材が、少なくともコーティングにおける粒子（21）と層の接触点にネック（23）を形成するようにする。また、機械部品表面にこのようなコーティングを製造する方法も開示される。
2005519190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品（1）、好ましくはエンジン作動部品の表面（22）の少なくとも一部にコーティング材を塗布する方法であって、以下のステップ：
溶射工程により上記コーティング材を塗布し；
高温で、かつ、コーティング材がその支持構造の表面中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、コーティング材を熱処理し；そして、
同一の上記コーティング材の複数の層（24）を上記機械部品表面（22）に被せるために、さらなるコーティング材層（24）を塗布して、各コーティング材層（24）を順次熱処理する（ここで、上記熱処理により、少なくとも上記コーティングの粒子（21）間の接触点にネック（23）が形成される）；
ことを含む前記方法。
【請求項２】
前記機械部品のコーティング材の高温熱処理温度が、コーティング材の融解温度の60〜80％の範囲内である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶射装置（3）及び熱処理装置（5）が、機械部品（1）に接続されて相対的に移動しながら、同時に機械部品（1）へのコーティング材（4）の塗布及び熱処理を行う、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記機械部品（1）の熱処理が誘導加熱により行われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
得られた機械部品のコーティングが、均一に分布した多孔度を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
得られた機械部品のコーティングが、１〜15容量％の多孔度を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
得られた機械部品コーティングの微細孔の少なくとも10％が開いた微細孔（23）である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記コーティング材層（24）の各々が典型的に0.005〜0.4 mmの厚さを有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティング材が、溶射工程に供給されるとき、微粉タイプのものである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記コーティング材が、溶射工程に供給されるとき、ワイヤー様の形態をしている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記コーティング材が、次の材料：金属、合金、カーバイド、ケイ酸塩、セラミック、サーメット、並びにこれらの混合物のうち少なくとも1種を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記コーティング材が、Cr3C2、Cr2O3、CuAlおよびAl2O3からなる群より選択される金属化合物を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記コーティング材を塗布するステップの前に機械部品（1）を予熱する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
機械部品（1）が湾曲した形状の表面を有し、その曲面の少なくともいくつかの領域にコーティング材を塗布する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
溶射工程によりコーティング材を塗布された機械部品（1）であって、高温で、かつ、コーティング材がその支持構造の表面中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、該コーティング材の熱処理に曝露され、そして、同一の上記コーティング材の複数の層（24）を上記機械部品表面（22）上に設けるために、さらにコーティング材層（24）が塗布されて各コーティング材層が順次熱処理されており、上記コーティング材は少なくとも該コーティング中の粒子間の接触点にネック（23）を形成している前記機械部品（1）。
【請求項１６】
前記機械部品のコーティング材の高温熱処理温度が、コーティング材の融解温度の60〜80％の範囲内である、請求項１５に記載の機械部品（1）。
【請求項１７】
前記機械部品（1）の熱処理が誘導加熱により行われる、請求項１５〜１６のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項１８】
前記機械部品のコーティングが、均一に分布した多孔度を有する、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項１９】
前記機械部品のコーティングが、１〜15容量％の多孔度を有する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２０】
得られた機械部品コーティングの微細孔の少なくとも10％が開いた微細孔（23）である、請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２１】
前記コーティング材層（24）の各々が典型的に0.005〜0.4 mmの厚さを有する、請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２２】
前記コーティング材が、金属、合金、カーバイド、ケイ酸塩、セラミック、サーメット、酸化物並びにこれらの混合物の少なくとも1種を含む、請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２３】
前記コーティング材が、Cr3C2、Cr2O3、CuAlおよびAl2O3、並びにこれらの混合物からなる群より選択される金属化合物を含む、請求項１５〜２２のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２４】
前記コーティング材がサーメットである、請求項１５〜２３のいずれか１項に記載の機械部品（１）。
【請求項２５】
前記機械部品（1）の湾曲表面の少なくとも一部にコーティング材を塗布する、請求項１５〜２４のいずれか１項に記載の機械部品（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶射工程によりコーティング材でコーティングされ、高い温度で該コーティング材の熱処理に供される機械部品、好ましくは、エンジン機械部品に関する。本発明はまた、機械部品にコーティングを施す方法も開示する。
【背景技術】
【０００２】
機械部品は、特に、例えば、強度、耐腐食性、耐摩耗性、延性および材料レジリエンスに関して、特定の要求が満たされなければならない。
【０００３】
今日、機械部品は、一般に鋳鉄ブランク(cast-iron blank)から製造されており、これは、強度およびレジリエンスに関しては材料に課された要件を実質的に満たしているが、所定の範囲を超えて加熱されると、磨耗の問題が生じる。非常に多くの機械部品が、例えば、エンジン装置における摺動面同士の内部摩擦によって起こる磨耗を被る。特に、大型船用ディーゼル機関では、摩擦力は大きなものとなりうる。摩擦以外にも、高温の環境は、材料の強度を低下させ、高温で要求される耐スカッフィング性が不十分な鋳鉄からなる機械部品に著しい磨耗が急速に起こる可能性がある。従って、鋳鉄エンジン部分は、磨耗に最もさらされる表面に耐摩耗層または慣らし層（running-in layer）を備えていることが多い。
【０００４】
しかし、ブランクの材料と耐摩耗層の材料の間に十分に強力な結合を達成するのは困難であり、これが問題を引き起こす。何故なら、耐摩耗層の材料が擦り切れ、ブランクの材料から剥がれてしまう恐れがあるからである。このようなことが起こると、ブランク材料表面の材料は、隣接する機械部品の接触領域で磨耗を被るため、その機械部品の寿命をかなり縮めてしまう。
【０００５】
別の問題は、表面同士の結合が比較的強くても、コーティングが徐々に摩滅していくことである。機械部品での磨耗は、耐摩耗層が無傷である限りゆっくりと進行するが、耐摩耗層が摩滅してしまうと、急速に進行する。その結果、可能であれば、機械部品を交換すべき適切な時期を決定するのが難しくなると考えられる。
【０００６】
溶射は、例えば、鉄ブランクにコーティングを施すために用いるのに便利である。一般に、コーティングを施すのに溶射を用いる際起こる１つの問題は、得られたコーティングが遊離した粒子（loose particles）の画分を含むことである。これらの遊離した粒子は、２つの機械部品の摺動面間に「三体磨耗（three-body-abration）」の危険性を高める。三体磨耗は、前述した漸次磨耗の過程をよく引き起こしている。
【０００７】
運転中、機械部品のいくつかの領域、特に、エンジン部分は、高温、著しい温度差、および非常に腐食性の高い環境にさらされる。従って、これらの応力誘導原因の作用に耐えるために、機械部品のコーティングは、前記の耐摩耗性に加えて、相当の延性および熱安定性を呈示するものでなければならない。本明細書において、延性とは、割れが開始するまでの材料の歪の最大限度を意味する。運転中だけではなく、製造中の熱衝撃および大きな温度差も熱処理工程中の機械部品に同様の作用を及ぼす。これについては、以下に詳しく説明する。
【０００８】
コーティングを後加熱または焼結する様々な方法が知られており、これらは、コーティングと支持体の強力な結合を達成するために実施されている。米国特許第5,268,045号は、このような従来のコーティング方法の例を記載しており、そこでは、コーティングしようとする部品を化学的に洗浄し、溶射で金属をコーティングすることにより、表面処理を施した後、高温で後処理することにより、上記金属を部品の表面中に拡散させる。
【０００９】
このような工程の間、コーティングはその融解温度に達し、コーティング下の支持体も作用を受けて、支持体に応力が誘導される危険性が生じる。さらに、このような工程では、延性の低い硬質コーティングが得られる。
【００１０】
これは、支持体、また往々にして湾曲した形状のブランクにコーティングを施す際の課題である。ブランクに施すコーティングを加熱すると、ブランクも加熱されるため、機械部品ブランクの膨脹を引き起こす。熱処理後、機械部品が冷却したら、該部品はその本来の形状を取り戻し、その結果、新しく結合されたコーティングは機械部品ブランクに従うことを余儀なくされる。コーティングを例えば、曲面に施す場合には、コーティングは冷却する間引張り応力を被り、ひび割れまたは剥離が起こる恐れがある。これは、機械部品の運転寿命の短縮につながると考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の技術に関するその他の課題は文献にさらに詳しく記載されている。従って、強力な結合で、機械部品に延性耐摩耗性コーティングを達成する方法をみいだすことが望ましい。また、誘導される応力を最小限にして、機械部品にコーティングを施すと共に、コーティング内に遊離した粒子および実際の割れが生じる危険性を小さくする方法をみいだすことも本発明の目的である。現在のところ、前記の課題を解決するような機械部品のコーティングを施す方法は知られていない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、特に機械部品に意図されるコーティングを施す方法であって、耐摩耗性、レジリエンス、防蝕性、硬度、熱安定性および延性に関する必要条件を満たす方法を提供することである。
【００１３】
別の目的は、従来技術に認められる前記の問題点を解消した、コーティングされた機械部品を提供することである。本発明のその他の特徴および利点は、本発明に関する以下の説明から明らかにになるであろう。
【００１４】
本発明は、機械部品の表面の少なくとも一部にコーティング材を塗布する方法であって、以下のステップ：
溶射工程により上記コーティング材を塗布し；
高温で、かつ、コーティング材がその支持構造の表面中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、コーティング材を熱処理し；そして、
同一の上記コーティング材の複数の層を上記機械部品表面に被せるために、さらなるコーティング材層を塗布して、各コーティング材層を順次熱処理する（ここで、上記熱処理により、少なくとも上記コーティングの粒子間の接触点にネックが形成される）；
ことを含む前記方法を提供する。
【００１５】
本発明の方法によれば、コーティング材と機械部品表面との強力な結合、並びにコーティング内部の強力な結合が形成される。機械部品にコーティング材を塗布する際コーティング材が曝露される加熱温度を制御することにより、コーティング材は、コーティングと機械部品表面における粒子同士の接触点にネック（微細熔接：microwelds）を形成し、これによって、粒子同士の強力な結合が得られる。コーティングおよび機械部品の材料に応じて、コーティング材の融点未満か、それに近い加熱温度に前記材料を曝露することにより、接触点ネック(necks)が形成される。機械部品用のコーティング材は、典型的に、マトリックス材料と強化材を含んでいる。限定するものではないが、機械部品に塗布されるコーティング材は、コーティングの強化材の融解温度の60〜80％の範囲にあるのが好適である。従って、マトリックス材料は、材料に前記ネックの形成を引き起こすのに適切な短い時間、その融解温度近い温度の熱に曝露する。本発明の方法により、コーティングの粒子間に開いた微細孔(open pores)を有するコーティングが提供される。さらに、本発明の方法に従い、機械部品のコーティングにおける遊離した粒子を減少させる目的が達せられる。
【００１６】
好ましくは、溶射装置および熱処理装置を機械部品に接続し、それに対して相対的に移動させながら、同時にこの機械部品へのコーティング材の塗布および熱処理を実施する。
【００１７】
運動を制御することにより、熱への曝露時間を所望のように制御することができる。
【００１８】
機械部品の所望する高温熱処理を達成するために、誘導加熱を用いるのが好ましい。誘導加熱による熱処理は、有効かつ費用効率的であると考えられるが、当業者には公知の他の方法を用いてもよい。そのような方法の一つがレーザーである。
【００１９】
本発明の方法の別の利点は、得られる機械部品のコーティングが均一に分布する多孔度(porosity)を有することである。好ましくは、得られる機械部品のコーティングは、１〜15容量％の多孔度を有する。従って、このような多孔度を有するコーティング材は、使用中に誘導された応力により起こる歪および欠陥を吸収することができる。
【００２０】
開いた微細孔を潤滑物質の緩衝物として用いることにより、使用中機械部品に潤滑作用をもたらし、従って、摩擦および磨耗を減少させることもできる。しかし、閉じた微細孔は外部から供給される潤滑剤を容易に受け入れることができないため、これを所望する場合には、機械部品にあまり有用ではない。
【００２１】
さらに、前記コーティング材層の各々は、典型的に0.005〜0.40 mmの厚さを有する。好ましくは、本発明の方法による一層の厚さは、約0.01 mmである。熱曝露の間、コーティング層の粒子同士の接触点に所望のネックを形成するためには、本発明の方法による一コーティング層の厚さは0.005〜0.10 mmの範囲にあるのが好適である。
【００２２】
本発明の好ましい方法では、コーティング材は、前記溶射工程に供給する時点で微粉タイプ(pulverulent type)のものである。あるいは、前記コーティング材は、効率的かつ制御された製造工程を達成するために、溶射工程に供給される際、ワイヤー様の形態をしている。
【００２３】
本発明の特に好ましい方法では、湾曲した形状の表面を含む機械部品に本発明の方法を適用するが、その際、この曲面の少なくともいくつかの領域に、前記コーティング材を塗布する。このような機械部品の場合、前述したように、湾曲した形状の機械部品に従来のコーティング方法を用いる際に誘導される応力の問題は背景技術において特に難題であることから、本発明の方法が特に適している。誘導される応力をさらに最小限にするために、コーティング材を塗布するステップの前に、機械部品を予熱する。
【００２４】
本発明によれば、溶射工程によりコーティング材を塗布され、高温で、かつ、コーティング材がその支持構造の表面(underlying surface)中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、該コーティング材の熱処理に曝露され、そして、同一の上記コーティング材の複数の層を上記機械部品表面上に設けるために、さらにコーティング材層が塗布されて各コーティング材層は順次熱処理されており、上記コーティング材は、少なくとも該コーティング中の粒子間の接触点にネックを有する前記機械部品。
【００２５】
本発明の機械部品コーティングの好ましい実施形態によれば、コーティング材と機械部品表面同士の強力な結合と共に、コーティング内部の強力な結合が達成される。機械部品に塗布する際にコーティング材が曝露される熱を制御することにより、コーティング材は、該コーティングにおける粒子同士の接触点にネック（微細熔接）を形成し、これによって、これら粒子同士の強力な結合が得られる。コーティングおよび機械部品用に選択した材料に応じて、該材料の融点未満の加熱温度に前記材料を曝露することにより、接触点ネックが形成される。
【００２６】
限定するわけではないが、機械部品に塗布されるコーティング材の高温熱処理は、コーティングに用いられる強化材の融解温度の60〜80％の範囲内で実施するのが好適である。本発明の方法により、コーティングの粒子間に開いた微細孔を形成する材料が提供される。コーティング材は、以下に挙げる材料の群の少なくとも１つのグループから選択するのが好適である：金属、合金、カーバイド、ケイ酸塩、セラミック、酸化物、サーメット、並びにそれらの混合物。
【００２７】
本発明によれば、好ましいコーティング材は、Cr3C2、Cr2O3、CuAlおよびAl2O3からなる群より選択される金属化合物を含む。これらの化合物および合金は、優れた耐摩耗性および摺動性能を有する高品質の機械部品コーティングの製造に十分に適合していることが証明されている。好ましい実施形態によるコーティングは、部分的に金属の形態で、部分的に強化材(reinforcement)の形態をした混合物を含む。本発明の好ましい実施形態によれば、コーティング材はサーメットである。サーメットは、セラミックと金属または合金を組み合わせたコーティング材の一グループである。よく用いられる例として、ニッケル／クロムマトリックスにおけるクロムカーバイド（セラミック構成要素）がある。当業者であれば、その他のセラミック化合物、合金およびサーメット（ここには記載していない）を用いて、本発明に従う機械部品へのコーティングを提供することができると考えられる。
【００２８】
さらに、本発明によれば、コーティング材層の各々が典型的に、0.005〜0.10 mmの厚さを有する機械部品が提供される。好ましくは、本発明の機械部品のその一層の厚さは、約0.01 mmである。製造中、コーティング層の粒子同士の接触点に所望のネックを形成するためには、本発明の方法による一コーティング層の厚さは0.005〜0.10 mmの範囲にあるのが好適である。コーティングの合計厚さは、機械部品のサイズおよび種類に応じて変動する。船用ディーゼル機関に用いる機械部品の場合には、コーティングの合計厚さは約５mmまで可能である。
【００２９】
添付の図面を参照しながら、現時点で好ましい本発明の実施形態をこれからさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
添付の図面を参照にしながら、本発明に従い現時点で好ましい方法を本発明の機械部品の好ましい実施形態と一緒に説明する。
【００３１】
図１を参照すると、機械部品１がコーティングを施すために配置されている。コーティング製造集成装置はさらに、溶射装置３と熱処理装置５を備える。限定するものではないが、好ましくは、保護カバー（図示していない）を備えることにより、周囲の要素を覆って例えば溶射から保護する。さらに、誘導子(inductor)が熱処理装置５を形成している。誘導子５は、機械部品１のサイズに応じて、多数の方法で取り付けることができる。この実施形態では、１以上の誘導子５が示されている。洗浄済の機械部品１をコーティング装置で処理するために配置する。機械部品は鋳鉄ブランクであるのが好ましい。本発明の好ましい実施形態によれば、コーティング材４を溶射により、機械部品１の所望の部分に塗布する。溶射装置３は、当業者には公知と考えられる例えばプラズマ、アーク、HVOF、もしくはフレーム溶射方法を用いるのが好適である。
【００３２】
機械部品１は、溶射中、溶射装置３および熱処理装置５に対して連続的に移動し（またはその逆）、直ちにコーティング材を高温での熱処理に供することができる。好ましい方法によれば、コーティングしようとする機械部品表面速度は、コーティング材を塗布中の溶射装置、並びに熱処理装置に対し約20ｍ／分である。
【００３３】
好ましい実施形態に従うコーティングは、部分的に金属の形態、部分的に強化材の形態の混合物を含む。コーティング材は、該コーティングにおける強化材の融解温度の60〜80％まで短時間で加熱するのが好ましい。
【００３４】
コーティング材４を塗布し、コーティング材４を加熱する各サイクルによって、図２に示すように、機械部品表面に新しいコーティング層24が形成される。図２では、原理を説明するために三層の24しか示していないが、通常、十層以上、好ましくは、五十層以上が塗布される。当然ながら、層24の数は例えば、層24の厚さに応じて変わる。本発明の好ましい実施形態によれば、各コーティング層24の厚さは、典型的に0.01 mmである。機械部品１の塗布されたコーティング24aの合計厚さは、約0.8 mmであるが、約５mmまで可能である。しかし、これらの図は、用いようとする特性の概念を示すために例として与えたにすぎず、当業者であれば、コーティングしようとする機械部品１の具体的要求に応じて、層24の厚さ、コーティング製造中の表面速度、並びに層24の数のような特性を調節できることが理解されよう。
【００３５】
さらに本発明に応じて、コーティング材４は、例えば、Cr2O3およびAl2O3からなる群より選択される金属化合物を含む。これらの化合物および合金により、高品質の機械部品コーティングが得られることが証明されている。本発明の好ましい実施形態によれば、コーティング材はサーメットである。サーメットは、少なくとも１種のセラミックと少なくとも１種の金属または合金を組み合わせたコーティング材のグループである。よく用いられる例として、ニッケル／クロムマトリックスにおけるクロムカーバイド（セラミック構成要素）がある。当業者であれば、その他のセラミック化合物、合金及びサーメット（ここには詳細に記載していない）を用いて、本発明の機械部品にコーティングを施すことができると思われる。
【００３６】
本発明の機械部品１の好ましい実施形態によれば、コーティング材４と機械部品表面22同士の強力な結合と共に、コーティング内部の強力な結合が達成される。機械部品１に塗布する際にコーティング材が曝露される熱を制御することにより、コーティング材４は、該コーティングおよび機械部品表面における粒子同士の接触点にネック（微細熔接）を形成し、これによって、これら粒子同士の強力な結合が得られる。限定するわけではないが、機械部品に塗布されるコーティング材の高温熱処理は、コーティング材のうち少なくとも強化材料の融解温度の60〜80％の範囲内で実施するのが好適である。
【００３７】
これは図３にさらに詳しく示されており、ここに、一層の24における粒子21同士の結合を拡大した概略図を示す。本発明の方法により、コーティングの粒子21の間に開いた微細孔を含む、機械部品のコーティングが提供される。コーティングおよび機械部品１の材料に応じて、該材料の融解温度より低い温度の熱に材料を曝露することにより、接触点ネック23が形成される。接触点ネック23は、コーティングの強度をさらに高める。従って、高温にコーティングを曝露するステップにより、通常、溶射だけで行われる機械的結合と比較して、有意に強力な結合が得られる。
【００３８】
図４では、コーティング層または支持体のコーティング全体に過剰熱を加える作用を示す。これは、他の用途に有益な場合もあるが、前記タイプの機械部品コーティングには有益ではない。支持体のコーティング中に過剰熱を加えると、コーティング材は溶融する。図３に示すコーティングされた部分の大きさと比較できるように、これは図４とほぼ同じサイズである。図４に示すコーティングは、多孔度に有意な減少が認められ、多孔度が均一に分布しておらず、しかも微細孔は閉じていることがわかる。
【００３９】
閉じた微細孔は、一般に潤滑効果を全くもたらすことができない。さらに、数が少なく、しかも不均一に分布した微細孔を有する上記コーティングにより得られる延性は、一般に機械部品のコーティングに使用するには十分ではない。このようなコーティングにおいて結合は強力であるだろうが、前述のように、その他の特徴は、機械部品に用いられる条件を満たすように調整されていない。本発明に従う熱処理の間に、多層のコーティング内部およびそれらの間にネックが形成されるため、優れた延性および耐摩耗性を有する強力な結合のコーティングを達成できることがわかっている。
【００４０】
さらに、コーティングを施すのに過剰熱が用いられると、機械部品のその他の特性が有害な影響を受ける危険性もある。従って、本発明により、機械部品ブランクに対する損傷が制限され、該部品との優れた結合、開いた微細孔および十分な多孔度を備えた、機械部品へのコーティングを達成する方法が提供される。
【００４１】
本発明のコーティングは、磨耗を被る機械部品の摺動面に好適に施される。好ましくは、コーティングをポンプ、油圧ポンプ、並びに消火ポンプの摺動面に用いることができる。本発明のコーティングは、内燃機関、並びに最も好ましくは、船用ディーゼル機関に用いられる機械部品をコーティングするのに特に適している。
【００４２】
本発明の好ましい実施形態によれば、コーティングをシリンダーライナーの摺動面の少なくとも一部に施す。シリンダーライナーは、全体をコーティングしても、所望の部分に予め決定したパターンでコーティングしてもよい。このようなコーティングパターンの一例として、シリンダーライナーの内側表面におけるらせん形状が挙げられる。
【００４３】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、機械部品はピストン、ピストンロッド、もしくはピストンスカートである。本発明のコーティングを用いてピストンの環状溝のコーティングを施すのが特に好適であると考えられる。本発明のさらに別の実施形態によれば、スタッフィングボックスリングの内側摺動面の所定部分の一部または全体に本発明のコーティングを施す。
【００４４】
本発明のコーティングを施すその他の実施形態は、カムシャフトおよび／またはクランクシャフトの少なくとも好適な部分、並びにカムシャフトカムの摺動面である。
【００４５】
さらに、シャフトパッキンの摺動面に本発明のコーティングを施すことも有益であると考えられる。本発明の実施形態によれば、燃料ポンプの摺動面に本発明のコーティング材を塗布する。本発明のさらに別の実施形態によれば、入口弁および／または出口弁の、熱および磨耗を被る部分にコーティングを施すことができ、このような弁は、大型２サイクルディーゼル機関に用いるのが好ましい。
【００４６】
具体的な実施形態を参照にしながら、本発明を詳しく説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、様々な変更および改変を本発明に実施できることが当業者には明らかであろう。従って、プラズマ、HVOF、およびアーク溶射のような各種方法、もしくはその他の関連方法を用いて、本発明の組成物を機械部品に塗布できることは理解されよう。当然ながら、機械部品１にコーティングを施し、該コーティングを加熱する装置および方法は、存在する要求に合わせて調節することができ、例として挙げたにすぎない前記の方法により制限されるものではない。このように、コーティングを施すのに考えられる別の選択肢として、レーザー装置を用いるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従い機械部品にコーティング材を塗布する方法を用いるための集成装置を示す概略図である。
【図２】本発明のコーティングを含む機械部品の一部を示す概略図である。
【図３】本発明に従う図２の一部を拡大した概略図である。
【図４】別の従来の方法を用いて得られるコーティングの一例を示す概略図である。
【図１】
2005519190.tif 000003
【図２】
2005519190.tif 000004
【図３】
2005519190.tif 000005
【図４】
2005519190.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月25日(2005.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械部品（１）、好ましくはエンジン作動部品の表面（22）の少なくとも一部に耐摩耗性コーティング材を塗布する方法であって、以下のステップ：
溶射工程により上記コーティング材を塗布し；
コーティング材の融点未満の加熱温度にコーティング材を曝露することにより、高温で、かつ、コーティング材がその支持構造の表面中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、コーティング材を熱処理し；そして、
同一の上記コーティング材の複数の層（24）を上記機械部品表面（22）に被せるために、さらなるコーティング材層（24）を塗布して、各コーティング材層（24）を順次熱処理する
（ここで、上記熱処理により、少なくとも上記コーティングの粒子（21）間の接触点にネック（23）が形成され、得られた機械部品のコーティングは１〜15容量％の多孔度を有する）；
ことを含む前記方法。
【請求項２】
前記機械部品のコーティング材の高温熱処理温度が、コーティング材の融解温度の60〜80％の範囲内である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶射装置（３）及び熱処理装置（５）が、機械部品（１）に接続されて相対的に移動しながら、同時に機械部品（１）へのコーティング材（４）の塗布及び熱処理を行う、請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
前記機械部品（１）の熱処理が誘導加熱により行われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
得られた機械部品のコーティングが、均一に分布した多孔度を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
得られた機械部品コーティングの微細孔の少なくとも10％が開いた微細孔（23）である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記コーティング材層（24）の各々が典型的に0.005〜0.4 mmの厚さを有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記コーティング材が、溶射工程に供給されるとき、微粉タイプのものである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記コーティング材が、溶射工程に供給されるとき、ワイヤー様の形態をしている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記コーティング材が、次の材料：金属、合金、カーバイド、ケイ酸塩、セラミック、サーメット、並びにこれらの混合物のうち少なくとも1種を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記コーティング材が、Cr2O3、CuAlおよびAl2O3からなる群より選択される金属化合物を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記コーティング材を塗布するステップの前に機械部品（１）を予熱する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
機械部品（１）が湾曲した形状の表面を有し、その曲面の少なくともいくつかの領域にコーティング材を塗布する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
溶射工程により耐摩耗性コーティング材を塗布された機械部品（1）であって、高温で、かつ、コーティング材がその支持構造の表面中に少なくとも部分的に拡散するのに有効な時間、コーティング材の融点未満の加熱温度にコーティング材を曝露することにより、該コーティング材の熱処理に曝露され、そして、同一の上記コーティング材の複数の層（24）を上記機械部品表面（22）上に設けるために、さらにコーティング材層（24）が塗布されて各コーティング材層が順次熱処理されており、上記コーティング材は少なくとも該コーティング中の粒子間の接触点にネック（23）を形成し、上記機械部品のコーティングは１〜15容量％の多孔度を有する前記機械部品（1）。
【請求項１５】
前記機械部品のコーティング材の高温熱処理温度が、コーティング材の融解温度の60〜80％の範囲内である、請求項１４に記載の機械部品（1）。
【請求項１６】
前記機械部品（1）の熱処理が誘導加熱により行われる、請求項１４〜１５のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項１７】
前記機械部品のコーティングが、均一に分布した多孔度を有する、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項１８】
得られた機械部品コーティングの微細孔の少なくとも10％が開いた微細孔（23）である、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項１９】
前記コーティング材層（24）の各々が典型的に0.005〜0.4 mmの厚さを有する、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２０】
前記コーティング材が、金属、合金、カーバイド、ケイ酸塩、セラミック、サーメット、酸化物並びにこれらの混合物の少なくとも1種を含む、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２１】
前記コーティング材が、Cr2O3、CuAlおよびAl2O3、並びにこれらの混合物からなる群より選択される金属化合物を含む、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の機械部品（1）。
【請求項２２】
前記コーティング材がサーメットである、請求項１４〜２１のいずれか１項に記載の機械部品（１）。
【請求項２３】
前記機械部品（1）の湾曲表面の少なくとも一部にコーティング材を塗布する、請求項１４〜２２のいずれか１項に記載の機械部品（１）。
【国際調査報告】
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