Establishment of Ceramic Coating Process Using New Surface Generation by Particle Fracturing

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アディティブマニュファクチャリング（AM）製品の耐熱性向上のためには、セラミックスの適用が有効である。熱変性がなく緻密なセラミックスの積層体を得るためには、粒子を固相状態のまま迅速かつ緻密にセラミックスのみで積層させる技術が必要となる。そのために、①粒子積層技術である溶射法の中でも、安価なプロセスである高速-燃焼炎溶射（HVAF）を改良し、独自に開発した低温・高速フレーム溶射装置（LT-HVAF）を使用し、粒子速度の向上および熱影響の低減を行う。さらに②“大きいが破砕し易い”粒子を調製して、LT-HVAFの原料粉末として用いる、という２点の特色により、 粒子が高速で基材に衝突した際に破砕し、微細化および新生面の創出と結合形成が行われる“常温衝突固化現象”による粒子積層を行うことによって、セラミックスの迅速積層を可能とする。現在までに、チタンアルコキシドを用いた界面重合法により酸化チタン中空粒子を合成し、試薬濃度および反応時間をパラメータとして、密度を変化させ、また、熱処理温度の変更により結晶化度を変更できた。調整した粉末を用いて、LT-HVAF溶射装置により溶射することにより、皮膜が作製できた。粉末の粒径を6,8,13μmとして、皮膜作製を行ったところ、粒径が大きいものが最も高い光触媒活性を示した。また、粉末の熱処理温度については、粒径と殻の厚さの直接観察結果から、中空でない粒子に対する相対密度を推定すると、64から94%程度となり、それぞれの溶射皮膜作製の結果、密度が低い場合には殻が薄いことからアナターゼ率が低くなり、一方密度が高いと付着量が減少したことから、適切な粒子相対密度が存在することが分かった。