(57)【要約】【課題】異種成分の混合物からなる溶射被膜において、異種の成分同士が分離しないような溶射材料を提供する。【解決手段】異種のセラミックスの原料粉末を粉砕しながら混合して混合粉末とし、前記混合粉末を電気炉で溶解し、冷却凝固してインゴットを得た後、前記インゴットを粉砕して所定の粒径に分級して溶射材料を製造する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異種のセラミックスの混合物からなる溶射被膜を形成するための溶射材料を製造する方法であって、
異種のセラミックスの原料粉末を粉砕しながら混合して混合粉末とし、前記混合粉末を電気炉で溶解し、冷却凝固してインゴットを得た後、前記インゴットを粉砕して所定の粒径に分級することを特徴とする溶射材料の製造方法。
【請求項２】
前記インゴットを粒径１０〜５０μｍに分級することを特徴とする請求項１記載の溶射材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックスの溶射被膜を形成するために使用される溶射材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種部材の表面処理として溶射被膜を形成することが行われており、溶射被膜の中には異種成分の混合物からなる溶射被膜も知られている。例えば、特許文献１では、蛍光体粉末と、蛍光体粉末よりも融点が低い無機物質との混合物からなる溶射被膜を形成している。また、特許文献２では、昇華するセラミックスと、昇華しない金属とを用いて溶射被膜を形成している。また、特許文献３では、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３とからなる溶射被膜を形成して耐食性を高めている。
【０００３】
異種成分からなる溶射被膜を形成する場合、従来では、異種の原料粉末をそのまま所定割合で混合して電気炉で溶解し、冷却凝固してインゴットとし、インゴットを粉砕して所定の粒径に分級した溶射材料を使用している。しかし、従来の溶射材料は、異種の成分同士が均一に分散せずに、一部、各成分が単体のまま存在しており（図３参照）、このような溶射材料を用いると、得られる溶射被膜において、粗大な塊が多数分散するなど、異種の成分同士が分離した組織を形成して十分な膜強度や膜特性が得たれないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２６４０９９号公報
【特許文献２】特表２００８−５３４７８２号公報
【特許文献３】特許第４７３３８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、異種成分の混合物からなる溶射被膜において、異種の成分同士が分離しないような溶射材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、異種のセラミックスの原料粉末を粉砕しながら混合して混合粉末とし、前記混合粉末を電気炉で溶解し、冷却凝固してインゴットを得た後、前記インゴットを粉砕して所定の粒径に分級することを特徴とする溶射材料の製造方法を提供する。好ましくは、前記インゴットを粒径１０〜５０μｍに分級する。 
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、異種の原料粉末を粉砕しながら混合するため、得られる溶射材料において、一方の成分の塊の中に、他方の成分の微細な粒子が分散している。そのため、本発明で得られた溶射材料を用いることにより、粗大粒子が無く、組織が均一で、膜強度及び膜特性に優れた溶射被膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電食防止用絶縁転がり軸受の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の製造方法で得られたジルコニア−アルミナ系溶射材料を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図３】従来の製造方法で得られたジルコニア−アルミナ系溶射材料を撮影した電子顕微鏡写真である。
【図４】実施例１及び比較例１の各溶射被膜の破壊靭性値の測定結果を示すグラフである。
【図５】実施例１及び比較例１の各溶射被膜の破壊電圧値の測定結果を示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１の各溶射被膜の断面組織を撮影した電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
本発明において、溶射材料の種類、組成には制限はなく、ここではジルコニア−アルミナ系溶射材料を例示する。
【００１１】
尚、ジルコニア−アルミナ系溶射材料からなる溶射被膜は、絶縁性能に優れるため、例えば電食防止用転がり軸受に使用されている。電動モータや発電機の回転軸を支承する転がり軸受では、軸受自体に帰路電流やモータ軸電流等が流れて電食が発生して寿命を著しく短縮してしまう。そのため、図１に示すように、内輪１の外周面に形成した内輪軌道２と、外輪３の内周面に形成した外輪軌道４との間に複数の転動体５を設けるとともに、絶縁層６として、外輪３の外輪軌道面４を形成した面以外の面、即ちその外輪３の外周面７、軸方向の両端面８，８、並びに外周面７と両端面８，８とを連続する湾曲部９，９にかけて、ジルコニア−アルミナ系セラミックスからなる溶射被膜を形成して絶縁性を付与している。
【００１２】
本発明では、ジルコニア原料粉末と、アルミナ原料粉末とを、所定比率で混合した混合物を、粉砕しながら混合する混合装置に投入する。混合装置としては、原料粉末を更に粉砕するための粉砕メディアを充填した混合機、例えばビーズミルやボールミル、アトライター等を用いる。そして、得られた混合粉末を電気炉に投入して溶解し、冷却凝固してインゴットを得る。その後、インゴットを粉砕して所定の粒径に分級して溶射材料が得られる。
【００１３】
図２はこのような本発明の製造方法で作製したジルコニア−アルミナ系溶射材料（アルミナ：ジルコニア＝８：２）を撮影した電子顕微鏡写真であるが、粉砕しながら混合することにより、母材となるアルミナの塊の中に微細なジルコニア粒子が多数分散した溶射材料になる。これに対し、従来のように、ジルコニア原料粉末とアルミナ原料粉末とを、そのまま混合しただけでは、図３に示すように、ジルコニア単体の塊とアルミナ単体の塊とが混在した溶射材料になる。
【００１４】
そして、本発明の製造方法で作製した溶射材料を用いることにより、得られる溶射被膜は組織が均一で、膜強度及び膜特性に優れるようになる。
【００１５】
以上、本発明に関して、ジルコニア−アルミナ系の溶射材料を例示して説明したが、溶射材料は目的に応じて種々の異種のセラミックス原料粉末を組み合わせることができ、２成分に限らずより多成分であってもよい。また、溶射材料は特定の溶射方法に特化したものではなく、種々の溶射方法に適応可能である。
【実施例】
【００１６】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００１７】
（実施例１）
アルミナ原料粉末と、ジルコニア原料粉末とを、アルミナ：ジルコニア＝８：２の割合で混合した混合粉末を、ビーズミル混合機に投入し、湿式にて粉砕しながら混合した。得られたスラリー状の混合物から水分を蒸発気化して、乾燥粉末を得た。次いで、乾燥粉末を電気炉にて溶解し、冷却凝固してインゴットを得た。そして、インゴットを粉砕して１０〜５０μｍに分級して溶射材料とした。
【００１８】
（比較例１）
アルミナ原料粉末と、ジルコニア原料粉末とを、アルミナ：ジルコニア＝８：２の割合で混合した混合粉末を、そのまま電気炉に投入し、実施例１と同様にして溶解、冷却凝固して得たインゴットを粉砕して１０〜５０μｍに分級して溶射材料とした。
【００１９】
（溶射被膜の評価）
実施例１及び比較例１の各溶射材料を用い、プラズマ照射により鋼表面に膜厚３００μｍの溶射被膜を形成した。そして、各溶射被膜の破壊靭性値を測定して膜強度を評価した。結果を図４に示すが、実施例１の溶射被膜は、比較例１の溶射被膜よりも約３倍近く高強度であることがわかる。
【００２０】
また、各溶射被膜の破壊電圧値を測定して膜特性（絶縁性）を評価した。結果を図５に示すが、実施例１の溶射被膜は、比較例１の溶射被膜よりも約２倍強も高性能であることがわかる。
【００２１】
更に、各溶射被膜の断面の電子顕微鏡写真で撮影した。図６に示すが、比較例１の溶射被膜では粗大なジルコニアが数多く点在しているのに対し、実施例１の溶射被膜では粗大なジルコニアが見られず、均一な組織であることがわかる。
【符号の説明】
【００２２】
１  内輪
２  内輪軌道
３  外輪
４  外輪軌道
５  転動体
６  絶縁層
７  外周面
８  端面
９  湾曲部
【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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