解説・用語集|溶射技術解説 | 富士岐工産株式会社

溶射とは、溶射材と呼ばれる材料を加熱して被施工物（基材）に吹き付け、皮膜を形成する表面処理法の一種である。熱源には燃焼炎やプラズマなどが用いられ、材料（溶射材）は液滴化されて、高速ガス流などによって処理対象である基材表面に吹き付けられる。

液滴や微粒子状になった溶射材は「溶射粒子」と呼ばれ、この粒子が基材表面で凝固し密着することで皮膜が形成される。溶射粒子が運ぶ熱量は小さいため、基材への入熱は小さく熱的影響は比較的少ないが、基材と溶射粒子の密着強度が溶接などと比べて弱く、通常はアンダーカットやサンドブラストなどの前処理によって基材表面を荒面化しておき、基材と凝固した溶射材との機械的な噛み合わせを十分に確保することで密着強度の向上を図っている。溶射粒子が凝固するまでに基材上に広がり凹部に入り込む時間的余裕を与えるために、基材の事前加熱も行われることがある。

塗装などと同様にマスキングにより対象物の特定の部分のみに施工できる。後処理として、自溶合金溶射時のフュージングや封孔処理がある。
近年では、非溶融状態の粒子を高速で吹き付けることで皮膜を形成する技術 (kinetic spray, cold spray) も溶射の一種として研究されている。

用途

現在、各種の溶射プロセスが開発、実用化されています。
各プロセスの特徴と限界を的確に把握し、溶射設計する事が基本であります。

ワイヤー溶射

O₂-C₂H₂を熱源として、圧縮空気で溶射する。

（ワイヤー溶射基本構造）

（皮膜断面組織）

自溶合金溶射

O₂-C₂H₂で溶射したあと、加熱溶着する。

（自溶合金溶射　基本構造）

（皮膜断面組織）

プラズマ溶射

プラズマジェット（高温､高速）を熱源として、高融点材料を溶射する。

（プラズマ溶射　基本構造）

（皮膜断面組織）

高速フレーム溶射

O₂-C₃H₆（又はH₂）のガス燃焼フレームを熱源として、高速(約1380m/秒）のガスジェットで、主に高硬度材料を溶射する。

（高速フレーム溶射　基本構造）

（皮膜断面組織）

アーク溶射

直流電力を供給した２本の線材を接触させて、溶融させた金属を圧縮空気で微細化して基材へ吹き付ける。

（アーク溶射　基本構造）

（皮膜断面組織）

特性

1.皮膜は再溶融において合金中のBやSiがB₂O₃、SiO₂となり、他の金属酸化物を硼珪酸ガラスとして溶解浮上させるので、酸化物の含有が極めて少なくなりしかも無気孔となります。

2.皮膜の粒子は互いに溶着すると同時に素地金属と相互拡散して、その中間に合金層を形成し溶着します。

3.Ni-Cr個溶体中に介在するCr硼化物、更にCを含有する合金では、Cr炭化物によって高硬度を示し、優れた耐摩耗性を有します。

4.NiおよびCo基合金であることから耐酸化性、耐食性に優れています。

溶射材料

種別

JIS記号

皮膜
硬さ
HRC

化学成分（質量分率はダウンロード資料参照）

備考

Cr

B

Si

C

Fe

Co

Mo

Cu

W

P

Ni

Ni系

SFNi 1

15～30

○

-

○

-

○

研削容易。
耐食、耐熱性。

SFNi 1A

15～30

○

-

○

-

○

SFNi 2

30～40

○

-

○

超硬バイト仕上可能。
耐食、耐熱性。

SFNi 3

40～50

○

-

○

超硬バイト仕上可能であるが
切削が望ましい。
耐食、耐熱性。

SFNi 3A

50～60

○

-

○

-

○

SFNi 4

50～60

○

-

○

研削が適当。
耐摩耗、耐食、耐熱性。

SFNi 4A

50～60

○

-

○

SFNi 5

55～60

○

-

○

研削が適当。
耐摩耗、耐食、耐熱性。

SFNi 6

50～60

○

-

○

SFNi 7

50～60

○

-

○

SFNi 8

50～60

○

-

○

SFNi 9

50～60

○

-

○

Co系

SFCo 1

35〜50

○

-

○

-

○

研削が望ましい。
じん性があり
高温での耐食、耐摩耗性

SFCo 1A

35〜50

○

-

○

SFCo 2

35〜50

○

-

○

-

○

研削が適当。
高温での耐食、耐摩耗性

種別	JIS記号	皮膜硬さ HRC	化学成分（質量分率）			備考
種別	JIS記号	皮膜硬さ HRC	タングステンカーバイド	SFCo1	SFNi4又はSFNi5	備考
WC系	SFWC 1	45～55	20以上～80未満	残部	-	耐摩耗性が特に優れる。
	SFWC 2	55～65	20以上～40未満	-	残部	耐摩耗性が特に優れる。
	SFWC 3	55～65	40以上～60未満	-	残部	耐摩耗性が特に優れる。
	SFWC 4	55～65	60以上～80未満	-	残部	耐摩耗性が特に優れる。

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特性

高速フレーム溶射システムは、精密にコントロールされた酸素ー燃料ガス（プロピレンあるいは水素）に高い運動エネルギーを与え、緻密で気孔が少なくさらに付着力の大きな皮膜を作ることが可能です。

皮膜の特徴

●大きな付着力　●低気孔率　●高硬度（炭化物系サーメット）　●なめらかな溶射肌

溶射材料

合金、炭化物系サーメットなど代表的な溶射材料

	組成	主な特性	付着力（㎏/cm²)	硬さ
寸法復元と耐腐食用	オーステナイト系ステンレス鋼非鉄金属の寸法復元寸法復元870℃以下の耐酸化	540℃以下の耐食、耐キャビテーション摩耗、耐粒エロージョン摩耗	600	Rb 89
	アルミブロンズ	非鉄金属の寸法復元	400	Rb 41
	Ni-Cr-Fe合金	寸法復元 870℃以下の耐酸化	750	Rc 29
トライポロジー用	Ni自溶合金	815℃以下の　耐摩耗、耐フレッティング摩耗、　耐粒エロージョン摩耗	650	Rｃ 60 （ﾌｭｰｽﾞ後）
	50%C-Co/50%Ni自溶合金	540℃以下の　耐摩耗、耐エロージョン摩耗、　耐粒アブレ－ジョン摩耗、　耐フレッティング摩耗	850	Rc 65 （ﾌｭｰｽﾞ後）
	WC-12％Coサーメット	耐摩耗（500℃以下）、細かな溶射肌	850	MHV1300
	WC-17%Coサーメット	耐フレッティング摩耗（500℃以下）	900	MHV1100
高温腐食・耐磨耗性・耐酸化用	Co基超合金	耐食 980℃までの耐酸化	650	Rｃ 55
	Cr₃C₂－25%Ni・Crサーメット	540～815℃までの　耐アブレッシブ摩耗、　耐フレッティング摩耗	850	Rｃ 60
	Cr₃C₂－7%Ni・Crサーメット	540～980℃までの　耐フレッティング摩耗、　耐粒エロージョン摩耗	750	Rｃ 60
	Cr₃C₂－50%Ni・Crサーメット	540～815℃までの　耐アブレッシブ摩耗	900	Rｃ 50
特殊用途用	Ni基超合金	875℃までの　耐食、耐摩耗	500	Rｃ 38
特殊用途用	Ni-Al合金	980℃までの耐酸化　寸法復元、下地溶射皮膜	600	Rｃ 25

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特性

溶射皮膜は緻密で粒子間結合、付着力が強い。溶射肌は滑らかで酸化物や不純物の混入も少ない。
またノズル近傍は高温でありますが、輻射によって急速に熱は発散し、被溶射体は低温（200℃以下）に保たれます。

プラズマ溶射装置 METCO PLASMA FLAME SPRAY SYSTEM COMPLETE INSTALLATION

溶射材料

金属、合金、セラミックス、炭化物、サーメット等

組成	主な特性	融点℃	熱膨張率（×10^-6/℃）	硬さ
Ni-20%Cr	耐熱、高温耐食用	≒1400	4.3	Rc 30
W99.5%以上	不活性あるいは還元雰囲気中で耐高温	3380	4.5	Rc 20
Ta99.5%以上	高温用、鋼に自己結合	≒3000	6.5	Rc 40
Mo99.5%以上	耐摩耗、溶融cu、鋼にも強くアークアブレ－ジョンにも強い	≒2630	5.0（20～100℃）	Rc 50
WC-12% Co	耐摩耗用（500℃以下）	1492 （軟化点1260以上）	6.0（20～400℃）	Rc 55～60
17% Co-WC	耐摩耗用	1492 （軟化点1260以上）	6.0（20～400℃）	Rc 55～60
Cr₃C₂-25%NiCr	高温（540～800℃）における耐摩耗用	1890 （軟化点1400以上）	6.0（150～800℃）	Rc 55
Al₂O₃-2.5% TiO₂	耐熱、耐摩耗、溶融Zn、Al、Coに強い	≒2010	━━	Rc 55
Al₂O₃	耐熱、耐摩耗、断熱、絶縁	≒2035	7.4（20～1480℃）	Rc 60
Cr₂O₃	540℃までの耐摩耗	2435	8.0（20～1480℃）	Rc 65
Y₂O₃	耐スポーリング性、反応防止	2400	9.0（20～1000℃）	Rc 30
Cr₂O₃-5%SiO-3%TiO₂	540℃までの耐摩耗	Cr₂O₃より若干低い	8.0（20～1100℃）	Rc 70
ZrO₂-8%Y₂O₃	断熱845℃以上でのエロージョン	2535	9.7（20～1300℃）	Rc 55
ZrO₂-20% Y₂O₃	断熱845℃以上でのエロージョン	2480	9.0（20～1000℃）	Rc 54
ZrO₂-25% MgO	耐高温アブレ－ジョン、溶融金属に濡れにくい	2140	8.7（20～1000℃）	Rc 52
Ni-WC系-自溶合金	耐摩耗用	軟化点1040以上	━━	Rc 65 （ﾌｭｰｽﾞ後）
5%mo-5.5%Al-残Ni	鋼に自己結合	軟化点1650以上	━━	Rb 80
Ni-5%Al	鋼に自己結合	≒1430	15	Rb 50
NiCoCrAlY	982℃までの耐熱、耐食	≒1400	━━	Rc 30

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特性：ワイヤー溶射（肉盛）

被溶射体は低温（200℃以下）で加工され､歪・及び材質の変化は生じません。
皮膜は層状で気孔を有し、大気中のO₂・N₂等と反応し、一部は酸化物、窒化物と成り、油溜りとして耐焼付効果、硬度上昇による耐摩耗性の向上等に役立ちます。

≪溶射材料≫

種類	JIS記号	組成	参考	硬さ
鋼	MCS 1	0.1～0.25%C 炭素鋼	切削容易、軸類、鋳物の巣埋め	Rb85～90
	MCS 2	0.25～0.65%C 炭素鋼	切削容易､軸類、複合溶射下地内面	Rb90～95
	MCS 3	0.65～0.95%C 炭素鋼	切削可能､軸類、内面､表面硬化	Rc35～40
	MCS 4	0.95%以上C 炭素鋼	切削可能であるが研削が望ましい、表面硬化	Rc40～45
	MLS 1	1.5%Cr,4%Ni, 1～3%Mo 低合金鋼	切削可能、粒子間結合が強い厚い溶射可	Rc20～25
	MLS 2	0.9%C,1.8%Mn, 2.0%Cr 低合金鋼	切削可能であるが研削が望ましい	―
	MLS 3	1.0%C,1.5%Cr 低合金鋼	粒子間結合が強い	―
ステンレス鋼	MSUS 1	13%Cr 高炭素ステンレス鋼	切削可能であるが研削が望ましい。粒子間結合特に強い。全面的な衝撃にも耐える。	Rc35～40
	MSUS 2	18%Cr,8%Ni ステンレス鋼	切削容易、収縮大、厚盛および内面には要注意	Rb80～90
	MSUS 3	8.5%Mn,4～6%Niを含む18%Cr 低炭素ステンレス鋼	収縮小、耐食性、耐摩耗性	Rb80～90
	MSUS 4	18%Cr,12%Ni, 2.5％Mo ステンレス鋼	耐食性	Rb80～85
ニクロム	MNCr	60%Ni,15%Crのニクロム合金	耐熱性、耐食性	Rb50～55
特殊アルミニウム青銅		9%Al,1%Fe,90%Cu	仕上良好、耐摩耗性、耐食性	Rb80～85
ホワイトメタル		7.5%Sb,3.5%Cu, 0.25%Pb,89%Sn	軸受	Rb55～60
モリブデン		99.95%Mo	耐摩耗性、鋼に自己結合	Rc35～40

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特性：ワイヤー溶射（防食）

ワイヤー溶射の中で亜鉛・アルミニウム合金による防錆・防食を目的とする溶射をメタリコンと称しております。メタリコンは被溶射体をほとんど加熱しないので、寸法上のくるいを生じることなく、希望の膜厚を得ることができます。
又、溶融メッキのように槽の制限を受けないため、どんな大型素材にも加工できます。また現場においても加工でき、更に溶射された皮膜上の塗装の密着性が良いなど多くの特徴を有しています。

≪亜鉛≫　表、種類、記号及び最小皮膜厚さ (JIS H8300)

種類	記号	最小皮膜厚さ（μｍ）	使用方法
種類	記号	最小皮膜厚さ（μｍ）	使用方法
亜鉛溶射 40	ZS40	40	封孔処理して塗装用下地として使用する。
亜鉛溶射 80	ZS80	80	溶射のまま使用する。溶射後封孔処理した状態で使用するか、又は塗装用下地として使用する。
亜鉛溶射 120	ZS120	120
亜鉛溶射160	ZS160	160
亜鉛溶射200	ZS200	200
亜鉛溶射300	ZS300	300

≪アルミニウム≫表　種類、記号及び最小皮膜厚さ (JIS H8301)

種類	記号	最小皮膜厚さ（μｍ）	使用方法
種類	記号	最小皮膜厚さ（μｍ）	使用方法
アルミニウム 80	AS 80	80	封孔処理して塗装用下地として使用する。
アルミニウム 120	AS120	120	溶射のまま使用する。溶射後封孔処理した状態で使用するか、又は塗装用下地として使用する。
アルミニウム 160	AS160	160
アルミニウム 200	AS200	200
アルミニウム 300	AS300	300
アルミニウム 400	AS400	400

≪屋外使用環境の種類と最初に補修を必要とする年数≫

屋外使用環境	最初の補修を必要とするまでの年数	溶射皮膜の厚さ（μｍ）
屋外使用環境	最初の補修を必要とするまでの年数	封孔しないAl溶射	封孔しないZn溶射	封孔した Al溶射	封孔した Zn溶射
汚染されてない内陸部の大気に屋上で使用される皮膜	非常に長い (20年以上)	150 （AS160)	150 （ZS160）	100 （AS120)	150 （ZS160）
汚染されてない内陸部の大気に屋上で使用される皮膜	長い (10～20年）	100 （AS120)	100 （ZS120)		100 （ZS120)
汚染された内陸部の大気に屋上で使用される皮膜	非常に長い (20年以上)	150 （AS160)	250 （ZS300）	150 （AS160）	150 （ZS160）
	長い (10～20年）	100 （AS120)	150 （ZS160）	100 （AS120)	100 （ZS120）
	中程度（5～10年）		100 （ZS120）
汚染されていない海岸の屋上で使用される皮膜	非常に長い (20年以上)	150 （AS160）	250 （ZS300）	150 （AS160）	150 （ZS160）
	長い (10～20年）		150 （ZS160）	100 （AS120)	100 （ZS120）
	中程度（5～10年）		100 （ZS120）
汚染された海岸の屋上で使用される皮膜	非常に長い (20年以上)	250 （AS300）	350	150 （AS160）	250 （ZS300）
	長い (10～20年）	150 （AS160）	250 （ZS300）	100 （AS120)	150 （ZS160）
	中程度（5～10年）		150 （ZS160）		100 （ZS120）
普通に乾燥している所（構造物）で内部に使用する皮膜	非常に長い (20年以上)	100 （AS120)	100 （ZS120）
普通に乾燥している所（構造物）で内部に使用する皮膜	長い (10～20年）
構造物の内部で湿気の多い所で用いる皮膜	非常に長い (20年以上)	150 （AS160）	150 （ZS160）	100 （AS120)	100 （ZS120）
構造物の内部で湿気の多い所で用いる皮膜	長い (10～20年）	100 （AS120)	100 （ZS120）
淡水に用いる皮膜	非常に長い (20年以上)	150 （AS160）	150 （ZS160）
淡水に用いる皮膜	長い (10～20年）			100 （AS120)	150 （ZS160）
海水飛散地帯又は、塩がよく掛かる所に用いる皮膜	非常に長い (20年以上)			150 （AS160）	250 （ZS300）
	長い (10～20年）		250 （ZS300）		175 （ZS200)
	中程度（5～10年）		150 （ZS160）	100 （AS120)	150 （ZS160）
	短い（5年以下）		100 （ZS120）
海水に浸せきする所に用いる皮膜	非常に長い (20年以上)			150 （AS160）	250 （ZS300）
海水に浸せきする所に用いる皮膜	長い (10～20年）		250 （ZS300)		150 （ZS160）

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特性

２本の線材の先端で直流アークを発生させ、溶融した金属を空気ジェットで吹き飛ばし成膜させます。
膜厚の形成が比較的容易にでき、密着圧力にも優れ、橋梁や半導体関連装置にも適用されます。

溶射材料

種類	JIS記号	組成	参考	硬さ
鋼	MCS 1	0.1～0.25%C 炭素鋼	切削容易、軸類、鋳物の巣埋め	Rb85～90
	MCS 2	0.25～0.65%C 炭素鋼	切削容易､軸類、複合溶射下地内面	Rb90～95
	MCS 3	0.65～0.95%C 炭素鋼	切削可能､軸類、内面､表面硬化	Rc35～40
	MCS 4	0.95%以上C 炭素鋼	切削可能であるが研削が望ましい、表面硬化	Rc40～45
	MLS 1	1.5%Cr,4%Ni, 1～3%Mo 低合金鋼	切削可能、粒子間結合が強い厚い溶射可	Rc20～25
	MLS 2	0.9%C,1.8%Mn, 2.0%Cr 低合金鋼	切削可能であるが研削が望ましい	―
	MLS 3	1.0%C,1.5%Cr 低合金鋼	粒子間結合が強い	―
ステンレス鋼	MSUS 1	13%Cr 高炭素ステンレス鋼	切削可能であるが研削が望ましい。粒子間結合特に強い。全面的な衝撃にも耐える。	Rc35～40
	MSUS 2	18%Cr,8%Ni ステンレス鋼	切削容易、収縮大、厚盛および内面には要注意	Rb80～90
	MSUS 3	8.5%Mn,4～6%Niを含む18%Cr 低炭素ステンレス鋼	収縮小、耐食性、耐摩耗性	Rb80～90
	MSUS 4	18%Cr,12%Ni, 2.5％Mo ステンレス鋼	耐食性	Rb80～85
ニクロム	MNCr	60%Ni,15%Crのニクロム合金	耐熱性、耐食性	Rb50～55
特殊アルミニウム青銅		9%Al,1%Fe,90%Cu	仕上良好、耐摩耗性、耐食性	Rb80～85
ホワイトメタル		7.5%Sb,3.5%Cu, 0.25%Pb,89%Sn	軸受	Rb55～60
モリブデン		99.95%Mo	耐摩耗性、鋼に自己結合	Rc35～40

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溶射技術は北九州・名古屋・大分・姫路の富士岐工産の溶射技術解説

解説・用語集

溶射とは

溶射プロセス

用途

ワイヤー溶射

自溶合金溶射

プラズマ溶射

高速フレーム溶射

アーク溶射

自溶合金溶射

特性

溶射材料

高速フレーム溶射

特性

皮膜の特徴

溶射材料

プラズマ溶射

特性

溶射材料

ワイヤー溶射

特性：ワイヤー溶射（肉盛）

≪溶射材料≫

特性：ワイヤー溶射（防食）

≪亜鉛≫　表、種類、記号及び最小皮膜厚さ (JIS H8300)

≪アルミニウム≫表　種類、記号及び最小皮膜厚さ (JIS H8301)

≪屋外使用環境の種類と最初に補修を必要とする年数≫

アーク溶射

特性

溶射材料