プリカーサー溶液プラズマ溶射法（ＳＰＰＳ）による遮熱コーティング形成技術の研究

前驱体溶液等离子喷涂（SPPS）热障涂层形成技术研究

• 批准号: 14F03917
• 负责人: 鈴木 雅人
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F03917/
• 关键词: サスペンションプラズマ溶射(SPS法); プリカーサー溶液プラズマ溶射(SPPS法); ジルコニア; ポーラス; 緻密; 開気孔率; プラズマトーチ; 微細組織; サスペンションプラズマ溶射; プリカーサー溶液プラズマ溶射; YSZ; セラミックスコーティング

今年度は、昨年度に引き続きSPS法によるジルコニアセラミック膜の成膜を試み、各パラメータと皮膜の微細組織との関連について詳細な検討を行った。サスペンション濃度、溶射距離、電流、材料供給量、などの各運転パラメータが膜の微細組織に及ぼす影響を検討した。その結果、以下のことが確認できた。(1)膜の微細組織はサスペンション濃度と溶射距離に強く影響を受ける。(2)ポーラスな膜は開気孔率22%程度に達し、通常のAPS膜の倍程度の値である。(3)ポーラス膜はサスペンション濃度が低くプラズマガス流量が大きい時に得られやすい(4)サスペンション濃度を高くすることで徐々に緻密にはなるものの、通常のAPSコーティングよりもポーラスなコーティングのみが得られた。(5)SPSの膜の緻密さは溶射距離に非常に敏感で、溶射距離が短い程緻密になることから、今後より短い溶射距離での成膜が必要である。最後の点について、本研究で用いた装置TC-8050ではブロックにプラズマトーチをマウントする構造になっており、吹き出しノズルから基材までの距離はブロックの表面より近くできないために制限があり、より短い距離での溶射成膜のためにはハードウェアの改造が必要となる。これは今後の課題のひとつである。また、プリカーサー溶液を原料としたプラズマジェットによる反応合成のテストを試みた。ジルコニウムを含む硝酸塩の溶液を用いたが、水系の溶液のためプラズマトーチ内部の銅製部品の酸化劣化があり、安定した反応は困難であった。使用しているTC-8050は内部供給によるアクシャルフィード方式で材料を供給するため、トーチ内部（特に電極とノズル）の酸化劣化に注意が必要である。今後は有機系の溶媒に溶融可能な金属塩の選択が必要である。

今年，继去年之后，我们尝试采用SPS法形成氧化锆陶瓷薄膜，并对各参数与薄膜微观结构之间的关系进行了详细的研究。研究了悬浮液浓度、喷涂距离、电流、供料量等各操作参数对薄膜微观结构的影响。结果，确认了以下内容。 (1) 薄膜的微观结构受悬浮液浓度和喷涂距离的强烈影响。 (2)多孔膜的开孔率约为22%，约为普通APS膜的两倍。 (3)当悬浮液浓度较低且等离子气体流量较大时，容易获得多孔膜。 (4)虽然随着悬浮液浓度的增加而逐渐变得致密，但只能获得比普通APS涂层更多的多孔涂层。获得。 (5)SPS薄膜的密度对喷涂距离非常敏感，喷涂距离越短，薄膜就越致密，因此以后需要在更短的喷涂距离下成膜。关于最后一点，本研究中使用的设备TC-8050的结构是等离子炬安装在块体上，吹嘴到基板的距离不能小于块体的表面，这限制了对于短距离的热喷涂，需要进行硬件改造。这是我们未来的挑战之一。我们还使用前体溶液作为原材料，使用等离子射流测试了反应合成。使用了含有锆的硝酸盐溶液，但由于它是水溶液，等离子炬内部的铜部件会因氧化而劣化，难以实现稳定的反应。所使用的TC-8050采用轴向进给方式内部供料，因此必须注意避免焊枪内部（特别是电极和喷嘴）氧化劣化。未来需要选择能溶于有机溶剂的金属盐。

项目成果

Spray Characteristics of Zirconia-ethanol Suspension by Twin Cathode Plasma Spray Gun

双阴极等离子喷枪氧化锆-乙醇悬浮液的喷雾特性

• 发表时间: 2015
• 期刊: Proceeding of the 13th Triennial International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems (ICLASS 2015)
• 作者: N. Iki;M. Suzuki;T. Okada;and Mohammed Shahien
• 通讯作者: and Mohammed Shahien

Thermal Barrier Coatings by Axial-Injection Suspension Plasma Spraying

轴向喷射悬浮等离子喷涂热障涂层

• 发表时间: 2014
• 作者: Short;Gregory;Mohammed Shahien and Masato Suzuki
• 通讯作者: Mohammed Shahien and Masato Suzuki

YSZ Coatings by a Twin Cathode Plasma Spray System

双阴极等离子喷涂系统的 YSZ 涂层

• 发表时间: 2014
• 期刊: The Proceeding of the 6th S2TS - International Workshop on Suspension and Solution Thermal Spraying
• 作者: N. Iki;M. Suzuki;T. Okada;and Mohammed Shahien;Mohammed Shahien and Masato Suzuki;Mohammed Shahien and Masato Suzuki;Mohammed Shahien and Masato Suzuki;Mohammed Shahien and Masato Suzuki
• 通讯作者: Mohammed Shahien and Masato Suzuki

Suspension Plasma Spraying of Dense/Porous Ceramic Coatings

悬浮等离子喷涂致密/多孔陶瓷涂层

• 发表时间: 2014
• 期刊: The Proceeding of the 6th Tsukuba International Coating Symposium 2014 (TICS-2014)
• 作者: N. Iki;M. Suzuki;T. Okada;and Mohammed Shahien;Mohammed Shahien and Masato Suzuki;Mohammed Shahien and Masato Suzuki
• 通讯作者: Mohammed Shahien and Masato Suzuki

Novel Nano-ceramic Coatings Plasma Spray System.

新型纳米陶瓷涂层等离子喷涂系统。

• 发表时间: 2015
• 作者: Matsumura;Kakeru;Konishi;Takayuki;Hanzawa;Keiko;Short;Gregory & Kondo;Mariko;Mohammed Shahien and Masato Suzuki;Mohammed Shahien and Masato Suzuki
• 通讯作者: Mohammed Shahien and Masato Suzuki