溶射とは？～特徴・用途・工程・種類・選定ポイントまで～｜岡山の専門企業がわかりやすく解説

【溶射技術とは】

► 溶射の定義と原理
「溶射」とは、セラミックス・金属・サーメットなどのコーティング材料を加熱し、溶融または半溶融状態の微粒子を基材表面に高速度で衝突させることにより被膜を形成する表面処理技術です。材料は基材に衝突すると扁平につぶれ、急速に凝固・堆積して被膜を構築します。1909年にスイスのショープ博士により発明された技術で、日本には1920年頃導入されました。

※ 溶射の特長
・溶射粒子は基材に比べて極めて小さいため、衝突時に熱が基材側に急速に吸収される
・基材温度の上昇が最小限に抑えられ、熱による変形が少ない
・「防錆」「防食」「耐摩耗」「耐熱」「耐衝撃」など様々な機能性被膜を形成可能

► 溶射の多様な用途
・耐摩耗性：セラミック、サーメット溶射による摩耗耐性の飛躍的向上
・耐腐食性：高温下での熱酸化腐食や各種腐食環境からの保護
・グリップ力向上：耐摩耗性を持つ高摩擦係数の表面形成
・非粘着性：特殊処理を施したセラミック溶射による生ゴムや粘着物質への非付着性
・低摩擦・潤滑：自己潤滑性の高い材料による焼き付き・かじり防止
・電気絶縁：導電性基材表面への絶縁体溶射による絶縁性付与
・無歪みの肉盛修復：低温金属溶射による熱歪みのない部品修復

【溶射施工の工程】

► 1. 前処理
溶射の品質を左右する重要工程です。基材表面の油脂やグリース等の汚染物質を完全に除去し、清浄な状態にします。

〔主な前処理方法〕
・洗浄脱脂：溶剤洗浄、スプレー洗浄、浸漬洗浄、超音波洗浄、加熱脱脂など
・アンダーカット：皮膜厚さの確保や密着性向上のための素地切削

► 2. 粗面化処理（ブラスト）
コンプレッサーで作った圧縮エアーを使い、各種研磨材を表面に噴射して酸化被膜や錆び、塗膜を除去するとともに表面を粗面化し、溶射の密着強度を高めます。

〔ブラスト材料〕
・金属系：鋳鉄グリッド、高炭素鋳鋼ショット、カットワイヤー
・非金属系：けい砂、オリビンサンド、ガーネット、溶融アルミナ、炭化ケイ素、ガラスビーズなど

〔除錆度の評価基準〕
・Sa1：弱く付着したミルスケール、さび、塗膜等がない状態
・Sa2：ほとんどのミルスケール、さびがない状態
・Sa2.5：目に見えるミルスケール、さびがない状態（斑点やすじ状の痕跡のみ）
・Sa3：完全に清浄で均一な金属色を呈している状態

► 3. 溶射施工
溶射方法には以下の種類があります：
・フレーム溶射法：燃焼炎の熱エネルギーを利用
・アーク溶射法：電気アークの熱で金属ワイヤーを溶融
・高速フレーム溶射法(HVOF, HVAF)：超高速の粒子衝突で高密度皮膜を形成
・プラズマ溶射法：高温プラズマを熱源とする高機能溶射

► 4. 後処理
〔封孔処理〕
溶射皮膜内の微細な気孔を専用の封孔剤で埋める処理です。
・防錆防食溶射のライフを延長
・腐食性液体やガスの侵入を防止
・皮膜の強度向上
・絶縁性の向上（セラミック溶射の場合）

〔機械加工〕
・切削加工：溶射皮膜の精密仕上げ
・砥粒加工：研削、ホーニング、ラップ仕上げなど

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【溶射技術の選択ポイント】
✔ 使用環境：温度、湿度、化学物質の有無
✔ 要求特性：耐摩耗性、耐食性、絶縁性などの優先度
✔ 基材の材質と形状：熱に弱い材料や複雑形状への対応
✔ コスト効率：初期コストと長期的なメンテナンスコスト

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