(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスとの接触に使用されるセラミック要素が溶融ガラスから受ける摩耗作用に対する抵抗性を改善する方法において、
セラミック要素の溶融ガラス接触面に、ニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末の基礎コーティングを塗布し、前記基礎コーティングは、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さに塗布され、
さらに、前記基礎コーティングに、プレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物の外面コーティングを塗布し、前記外面コーティングは、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さに塗布され、
次に、前記基礎コーティングおよび前記外面コーティングを備えたセラミック要素を加熱して、前記セラミック要素の上に、耐久性に優れた耐摩耗性を有する溶融ガラス接触面を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基礎コーティングはプラズマ溶射により粉末として塗布されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記外面コーティングはプラズマ溶射により粉末として塗布されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
溶融ガラスとの接触に使用される耐摩耗性に優れたセラミック要素において、
セラミック要素の各々の溶融ガラス接触面上に設けられた、ニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末の基礎コーティングを有し、前記基礎コーティングは、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さを有しており、
さらに、前記基礎コーティングの外面上に設けられた、プレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物の外面コーティングを有し、前記外面コーティングは、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さを有している、
ことを特徴とするセラミック要素。
【請求項５】
前記セラミック要素はオリフィスリングであり、前記基礎コーティングおよび前記外面コーティングの各々が、前記オリフィスリングの全外面に塗布されることを特徴とする請求項４に記載のセラミック要素。
【請求項６】
前記セラミック要素は環状フィーダチューブであり、前記基礎コーティングおよび前記外面コーティングの各々が、前記フィーダチューブの内面上および外面上で、溶融ガラス中に浸漬される前記フィーダチューブの深さまで塗布されることを特徴とする請求項４に記載のセラミック要素。
【請求項７】
前記セラミック要素は中実断面を有する流量制御ニードルであり、前記基礎コーティングおよび前記外面コーティングの各々が、溶融ガラス中に浸漬される前記流量制御ニードルの下端部に塗布されることを特徴とする請求項４に記載のセラミック要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融ガラスから物品を製造するのに使用される形式の被覆セラミック部品および該部品の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、セラミック部品の溶融ガラスとの接触面が溶融ガラスから受ける摩耗を低減させるべく、溶融ガラス中に浸漬または部分浸漬されるセラミック部品に施すコーティング（被覆）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融ガラス配合物からガラス製品を製造する場合、例えば、個別セクション（individual section; Ｉ．Ｓ．）型のガラス容器成形機により溶融ソーダ石灰シリカガラスからガラス容器を製造する場合に、種々のセラミック部品が溶融ガラス中に浸漬され、または、部分浸漬される。このようなセラミック部品として、米国特許第4,950,321号（ディフランク：DiFrank）に概略的に開示されているセラミックオリフィスリングがあり、前記オリフィスリングは、その上面が溶融ガラスと接触するようにして溶融ガラス中に浸漬される。また、米国特許第5,660,610号（ディフランクなど：DiFrank等）において参照番号３２で示されているセラミックガラス流量制御ニードル、および、前記米国特許において参照番号８０で示されているセラミックフィーダチューブがあり、前記チューブは使用時に溶融ガラス中に部分浸漬される。上記の米国特許第4,950,321号および米国特許第5,660,610号の両方が本件出願人の所有に係り、これらの開示は本願に援用する。
【０００３】
ソーダ石灰シリカガラス配合物を含む溶融ガラス配合物は、溶融ガラス中に浸漬または部分浸漬されて部品の製造に使用される種類のセラミック配合物に対して強い摩耗作用を呈する。このため、例えば、オリフィスリングのようなセラミック部品は頻繁に交換する必要があり、ガラスの着色および温度によっては一般に３０〜６０日毎に交換され、この頻度は高生産性の設備では更に短くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今では、セラミック部品が、溶融ガラスから有効物品を製造すべく溶融ガラス中に浸漬されるけれども、使用されるセラミック部品の有効寿命を、かなり延長できることが判明している。セラミック部品の有効寿命は、各部品の溶融ガラスとの全接触面を、かなり薄い層で塗布される重畳対をなすコーティングで被覆することにより実質的に延長される。最内の、すなわち、基礎のセラミック部品接触コーティング（前記コーティングは、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さに塗布すればよい）は、ニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末で形成される複合粉末コーティングである。このようなコーティング粉末は、Perkin-Elmer Corporation（その本社はニューヨーク州、Westbury,Long Islandにある）のMetco DivisionからMetco 461（商標）の商品名で市販されている。次に、基礎被覆セラミック部品が、プレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物からなる粉末コーティングで、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さに更にコーティングされる。このコーティング粉末もPerkin-Elmer CorporationのMetco DivisionからMetco 205 NS（商標）の商品名で市販されている。上被膜に対する接着塗膜として機能する基礎被膜と、このような各被覆セラミック部品の上被膜とは、セラミック部品が製造されるときに加熱された後、セラミック部品と相互作用して高強度および高耐性コーティングを形成する。このようなコーティングはまた、セラミックと溶融ガラスとの間に熱バリヤを形成し、この熱バリヤがセラミック部品を保護して、前記セラミック部品に加えられる熱衝撃を緩和しかつクラッキングの発生を低減させる。
【０００５】
【発明の目的】
従って、本発明の目的は、溶融ガラス中に浸漬または部分浸漬されて溶融ガラスからの物品の製造に使用される長寿命セラミック部品を提供することにある。また、本発明の目的は、このようなセラミック部品に対して強い摩耗作用を呈する溶融ガラス中に浸漬または部分浸漬されるにも拘わらず、このようなセラミック部品の有効寿命を延長させるべく、セラミックガラス製造部品を処理する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融ガラスとの接触に使用されるセラミック要素が溶融ガラスから受ける摩耗作用に対する抵抗性を改善する方法において、セラミック要素の溶融ガラス接触面に、ニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末の薄い基礎コーティングを塗布し、前記基礎コーティングに、プレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物の幾分厚いコーティング（すなわち、外面コーティング）を塗布し、前記基礎コーティング、および、前記外面コーティングを備えたセラミック要素を加熱して、セラミック要素の上に、耐久性に優れた耐摩耗性を有する溶融ガラス接触面を形成することを特徴とする。
【０００７】
本発明の方法では、前記基礎コーティングは、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さに塗布されるのが好ましい。
【０００８】
また、本発明の方法では、前記厚いコーティングは、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さに塗布されるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の方法では、前記基礎コーティングはプラズマスプレーにより粉末として塗布されるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の方法では、前記厚いコーティングはプラズマスプレーにより粉末として塗布されるのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明は、溶融ガラスとの接触に使用される耐摩耗性に優れたセラミック要素において、セラミック要素の各々の溶融ガラス接触面上に設けられた、ニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末の薄い基礎コーティングと、前記基礎コーティングの外面上に設けられた、プレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物の幾分厚いコーティング（すなわち、外面コーティング）とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のセラミック要素においては、前記基礎コーティングは、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さに塗布されるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明のセラミック要素においては、前記厚いコーティングは、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さに塗布されるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明のセラミック要素においては、前記セラミック要素はオリフィスリングであり、前記基礎コーティングおよび厚いコーティングの各々がオリフィスリングの全外面に塗布されるのが好ましい。
【００１５】
また、本発明の前記セラミック要素は環状フィーダチューブであり、前記基礎コーティングおよび厚いコーティングの各々が、フィーダチューブの内面上および外面上で、溶融ガラス中に浸漬されるフィーダチューブの深さまで塗布されるのが好ましい。
【００１６】
また、本発明の前記セラミック要素は中実断面を有する流量制御ニードルであり、前記基礎コーティングおよび幾分厚いコーティングの各々が、溶融ガラス中に浸漬される流量制御ニードルの下端部に塗布されるのが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明およびその目的をより良く理解するには、添付図面、該添付図面の簡単な説明、本発明の詳細な説明および特許請求の範囲の記載を参照されたい。
【００１８】
図１には、本発明によるオリフィスリングの全体が参照番号１０で示されている。オリフィスリング１０はセラミック要素１２で作られており、慣用構造のものにすることができる。オリフィスリング１０は、オリフィスリング１０の開口１４、１６を通してＩ．Ｓ．ガラス成形機に溶融ガラスを供給するのに使用される溶融ガラスフィーダボウルの出口に使用されるように設計されている。かくして、オリフィスリング１０は、その有効寿命中に、その上面が溶融ガラスに接触するようにして溶融ガラス中に浸漬される。
【００１９】
オリフィスリング１０のセラミック要素１２には、重畳した対をなすコーティング１８、２０が設けられている。最内のコーティング、すなわち、基礎コーティング１８は、プラズマ溶射（plasma spraying : プラズマ・スプレー）により、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さまでセラミック要素１２に塗布されたニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末で作られたコーティングである。コーティング１８として使用するのに適したコーティング材料として、Perkin-Elmer社のMetco Divisionから市販されているMetco 461（商標）の粉末コーティング（パウダーコーティング）がある。
【００２０】
コーティング１８が塗布されたセラミック要素１２には、今度は外面コーティング２０が再びコーティングされ、前記外面コーティング２０はセラミック要素１２上のコーティング１８の外面に塗布される。前記外面コーティング２０もプラズマコーティングにより粉末として塗布され、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さまで塗布される。外面コーティング２０として使用するのに適したコーティング材料として、Perkin-Elmer社の  Metco DivisionからMetco 205 NS（商標）の商品名で市販されているようなプレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物がある。Metco 205 NS（商標）コーティング材料についてのMetcoのカタログには、前記コーティング材料のセラミック要素へのプラズマ塗布について説明されており、その開示は本願に援用する。
【００２１】
セラミック要素１２に基礎コーティング１８と外面コーティング２０が塗布されたオリフィスリング１０は、これ以上加工することなく、ガラスフィーダボウル内に配置される。両方のコーティング（基礎コーティング１８と外面コーティング２０）のプラズマ溶射（plasma spraying : プラズマ・スプレー）の時に必要とされる熱は、セラミック要素１２と基礎コーティング１８との間の相互作用および基礎コーティング１８と外面コーティング２０との間の相互作用を可能にするためのものであると考えられる。セラミック要素１２と、基礎コーティング１８と、外面コーティング２０との間の相互作用は、セラミック要素１２が溶融ガラスに突然露出されたときに受ける熱衝撃を緩和し、かつ、セラミック要素１２のクラッキングの発生を低減させるべく、セラミック要素１２を保護する熱バリヤを創成する。セラミック要素１２の二重のコーティング１８、２０は、溶融ガラス中にセラミック要素１２を浸漬するにも拘わらず、オリフィスリング１０の耐摩耗性を増大させるだけでなく、オリフィスリング１０のブリッジ領域（図示せず）のようにセラミック材料が少量の領域をも、過度の熱勾配から保護する。
【００２２】
図２には、本発明によるフィーダチューブの全体が参照番号３０で示されている。フィーダチューブ３０は環状セラミック要素３２で作られており、慣用構造のものにすることができる。フィーダチューブ３０は、その下端部が、Ｉ．Ｓ．ガラス成形機に溶融ガラスを供給するのに使用される溶融ガラスフィーダボウル内の溶融ガラス中に浸漬されるように設計されている。かくして、フィーダチューブ３０の下端部は、その有効寿命中に、溶融ガラス中に浸漬される。
【００２３】
溶融ガラス中に浸漬されるセラミック要素３２の全溶融ガラス露出面には重畳した対をなすコーティング３４、３６が設けられている。最内のコーティング、すなわち、基礎コーティング３４はニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末で作られたコーティングであり、前記基礎コーティングは、プラズマ溶射により、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さまでセラミック要素３２の浸漬部分に塗布される。前記基礎コーティング３４として使用するのに適したコーティング材料として、Perkin-Elmer社のMetco Divisionから市販されているMetco 461（商標）の粉末コーティングがある。
【００２４】
基礎コーティング３４が塗布されたセラミック要素３２の浸漬部分には外面コーティング３６が再びコーティングされ、前記外面コーティング３６はセラミック要素３２上のコーティング３４の外面に塗布される。外面コーティング３６もプラズマコーティングにより粉末として塗布され、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さまで塗布される。前記外面コーティング３６として使用するのに適したコーティング材料として、Perkin-Elmer社のMetco DivisionからMetco 205 NS（商標）の商品名で市販されているようなプレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物がある。
【００２５】
セラミック要素３２に基礎コーティング３４と外面コーティング３６が塗布されたフィーダチューブ３０は、これ以上加工することなく、溶融ガラスがフィーダチューブ３０の下端部からセラミック要素３２上の基礎コーティング３４、外面コーティング３６のレベルを超えないレベルまでの範囲に存在するようにして、ガラスフィーダボウル内に配置される。
【００２６】
図３には、本発明による流量制御ニードルの全体が参照番号４０で示されている。流量制御ニードル４０はセラミック要素４２で作られており、慣用構造のものにすることができる。流量制御ニードル４０は、Ｉ．Ｓ．ガラス成形機に溶融ガラスを供給するのに使用される溶融ガラスフィーダボウルの浸漬出口を通る溶融ガラスの流量の制御に使用されるように設計されている。かくして、流量制御ニードル４０の下端部は、その有効寿命中に、溶融ガラス中に浸漬される。
【００２７】
流量制御ニードル４０のセラミック要素４２の下端部、すなわちフィーダボウル内の溶融ガラス中に浸漬される部分には重畳した対をなすコーティング４４、４６が設けられている。最内のコーティング、すなわち、基礎コーティング４４はニッケル−クロム−アルミニウム−コバルト−酸化イットリウム（イットリア）の複合粉末で作られたコーティングであり、前記基礎コーティング４４は、プラズマ溶射により、約０．０５０８ｍｍ（約０．００２インチ）の厚さまでセラミック要素４２に塗布される。基礎コーティング４４として使用するのに適したコーティング材料として、Perkin-Elmer社のMetco Divisionから市販されているMetco 461（商標）の粉末コーティングがある。
【００２８】
基礎コーティング４４が塗布されたセラミック要素４２には外面コーティング４６が再びコーティングされ、前記外面コーティング４６もセラミック要素４２上の基礎コーティング４４の外面に塗布される。外面コーティング４６もプラズマコーティングにより粉末として塗布され、約０．１５２４ｍｍ（約０．００６インチ）の厚さまで塗布される。外面コーティング４６として使用するのに適したコーティング材料として、Perkin-Elmer社のMetco DivisionからMetco 205 NS（商標）の商品名で市販されているようなプレアロイされた酸化セリウム（セリア）−酸化イットリウム（イットリア）安定化ジルコニウム酸化物がある。
【００２９】
以上、本発明を実施する上で本発明者により考えられた最良の態様を示しかつ説明したが、当業者ならば、本発明の範囲から逸脱することなく適当な変更をなし得るものであり、かつ本発明は特許請求の範囲の記載によってのみ制限されることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス製造作業に使用するための、本発明の方法に従って製造された本発明によるセラミックオリフィスリングを示す側断面図である。
【図２】ガラス製造作業に使用するための、本発明の方法に従って製造された本発明によるセラミックフィーダチューブを示す部分側断面図である。
【図３】ガラス製造作業に使用するための、本発明の方法に従って製造された本発明によるセラミック流量制御ニードルを示す部分側断面図である。
【符号の説明】
１０  オリフィスリング
１２  セラミック要素
１８  基礎コーティング
２０  幾分厚いコーティング
３０  フィーダチューブ
３２  セラミック要素
３４  基礎コーティング
３６  幾分厚いコーティング
４０  流量制御ニードル
４２  セラミック要素
４４  基礎コーティング
４６  幾分厚いコーティング
【図１】
0004098515.tif 000002
【図２】
0004098515.tif 000003
【図３】
0004098515.tif 000004