高温コーティングの耐熱腐食性と耐摩耗性試験

ロケットエンジンの炎や、炉の中で数千度でかき混ぜられる溶けた鋼を想像してみてください。これらの重要な部品を極度の熱から守るものは何でしょうか？その答えは、多くの場合、特殊な材料、つまり高温コーティングにあります。これらの高度な材料は、極度の温度に耐えるだけでなく、複雑な化学環境でも安定性を維持する必要があります。しかし、これらの「金属の守護者」はどのように開発され、その性能はどのように評価されるのでしょうか？

その名の通り、高温コーティングは、極度の熱の下でもその物理的および化学的特性を維持する特殊な塗料です。航空宇宙、自動車、石油化学、発電産業で広く使用されており、重要な機器を長期的に保護します。

これらのコーティングの組成には、通常、耐熱性樹脂、高温顔料、充填剤、添加剤、および溶剤が含まれます。科学的な配合と特殊な処理技術を通じて、これらのコンポーネントが組み合わされ、優れた耐熱性、耐食性、耐摩耗性を備えたコーティングが作成されます。

高温コーティングの性能は、その有効性と耐用年数を直接決定します。したがって、包括的な試験が不可欠です。以下に、重要な性能指標とそれに対応する評価方法を検討します。

耐熱性は、高温コーティングの最も基本的な特性であり、極度の温度下での分解、軟化、融解、または性能劣化に対する抵抗力を反映しています。主な評価方法は、熱老化試験です。

• 熱老化試験： 材料でコーティングされたサンプルを、指定された温度（通常は300℃、500℃、800℃以上）のオーブンに長時間（100時間から1000時間以上）置きます。その後、外観、色、光沢、硬度、および密着性の変化を調べます。
• 硬度試験： 鉛筆硬度試験機またはビッカース硬度試験機を使用して、暴露前後の変化を測定します。
• 密着性試験： クロスカット法またはプルオフ法を使用して、結合強度の変化を評価します。
• 光沢測定： 光沢計を使用して、酸化や変色を示す表面反射率の変化を定量化します。

多くの高温用途では、腐食性化学物質への暴露が含まれており、コーティングは酸、アルカリ、塩、および溶剤に耐える必要があります。

• 浸漬試験： サンプルを、制御された温度で特定の化学物質に完全に浸漬し、時間の経過に伴うブリスター、ひび割れ、または剥離を評価します。
• 重量損失測定： 化学物質への暴露中の材料損失の正確な定量化。
• 拭き取り試験： 溶剤を含ませた布を使用して断続的な化学的接触をシミュレートし、溶解または耐摩耗性を評価します。

さまざまな腐食メカニズムに対する保護を評価する特殊な試験：

• 塩水噴霧試験： 連続的な塩水ミストへの暴露を通じて海洋環境をシミュレートし、錆の割合または評価スケールで結果を定量化します。
• 酸/アルカリ霧試験： 産業環境シミュレーション用の酸性またはアルカリ性溶液を使用した修正バージョン。

摩擦または摩耗を伴う用途の場合：

• 摩耗試験： Taberまたはホイール摩耗試験機を使用して、制御された摩擦下での材料損失を定量化します。
• 引っかき試験： 標準化された引っかき手順による表面硬度の評価。

航空宇宙および自動車用途に不可欠：

• 衝撃試験： 重み付き振り子をコーティングされた表面に落とし、破損する前に吸収される最大エネルギーを決定します。

アプリケーションの品質に影響を与える主要なパラメータ：

• 密度測定： 密度計またはピクノメーターを使用して、最適な質量体積比を確保します。
• 粘度試験： 回転式または毛管粘度計を使用して、流れ特性を制御し、たれ下がりなどのアプリケーションの問題を防ぎます。

高温コーティングの評価には、要求の厳しい用途での信頼性の高い性能を確保するための、厳格で多面的な試験が含まれます。技術的な要件が進化するにつれて、これらの材料は、より高い温度限界、より長い耐久性、および改善された環境プロファイルに向けて進化し続け、業界全体でますます洗練された保護ソリューションを提供しています。