特開 2024-73791 機能性自溶合金皮膜の形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024073791

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】機能性自溶合金皮膜の形成方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 4/18 20060101AFI20240523BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20240523BHJP

   F22B 37/04 20060101ALI20240523BHJP

   F22B 37/10 20060101ALI20240523BHJP

【ＦＩ】

C23C4/18

C23C26/00 K

F22B37/04

F22B37/10 602A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022184688

(22)【出願日】2022-11-18

(71)【出願人】

【識別番号】000208695

【氏名又は名称】第一高周波工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100066

【弁理士】

【氏名又は名称】愛智 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100100365

【弁理士】

【氏名又は名称】増子 尚道

(72)【発明者】

【氏名】金澤 昌哉

(72)【発明者】

【氏名】古吟 孝

(72)【発明者】

【氏名】奥津 賢一郎

【テーマコード（参考）】

4K031

4K044

【Ｆターム（参考）】

4K031AA04

4K031AB02

4K031AB08

4K031AB11

4K031CB30

4K031FA02

4K031FA07

4K044AA02

4K044BA02

4K044BA06

4K044BA18

4K044BB11

4K044BC02

4K044CA11

4K044CA59

4K044CA62

(57)【要約】

【課題】優れた耐摩耗性および耐食性とともに優れた潤滑性を発揮することができ、灰（クリンカ）の付着・堆積の抑制効果を長期にわたり抑制できる機能性自溶合金皮膜の形成方法を提供すること。
【解決手段】自溶合金の溶射皮膜を基材の表面に形成する溶射皮膜形成工程と、潤滑剤組成物含浸工程と、前記潤滑剤組成物が含浸された前記溶射皮膜を乾燥して前記溶剤を除去することにより、前記固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を形成する乾燥工程と、前記固体潤滑剤粒子を含有する前記溶射皮膜を加熱して、前記自溶合金を再溶融させる自溶合金再溶融工程とを含む。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自溶合金の溶射皮膜を基材の表面に形成する工程と、
固体潤滑剤粒子および溶剤を含有する潤滑剤組成物を前記溶射皮膜に含浸させる工程と、
前記潤滑剤組成物が含浸された前記溶射皮膜を乾燥して前記溶剤を除去することにより、前記固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を形成する工程と、
前記固体潤滑剤粒子を含有する前記溶射皮膜を加熱して、前記自溶合金を再溶融させる工程と、
を含む機能性自溶合金皮膜の形成方法。

【請求項2】

前記溶射皮膜における前記自溶合金の充填率が６５～８５％であり、前記固体潤滑剤粒子の平均粒径が１０μｍ以下である請求項１に記載の機能性自溶合金皮膜の形成方法。

【請求項3】

前記潤滑剤組成物における前記固体潤滑剤粒子の濃度が０．０２～１０重量％である請求項２に記載の機能性自溶合金皮膜の形成方法。

【請求項4】

前記基材が燃焼炉用構造体の構成物である請求項１～３の何れかに記載の機能性自溶合金皮膜の形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は機能性自溶合金皮膜の形成方法に関し、更に詳しくは、耐摩耗性および耐食性に優れているとともに、潤滑性（摺動性）にも優れている自溶合金皮膜を形成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

廃棄物焼却施設等において、廃棄物の燃焼時に発生する灰（クリンカ）が、伝熱管等の配管に付着・堆積して、配管の伝熱効率を経時的に低下させたり、配管の腐食を促進したりするという問題がある。

【0003】

このような問題を解決するため、下記特許文献１には、燃焼炉用構造体を構成する基材表面に形成される皮膜の形成方法であって、当該皮膜のトップコートの形成工程として、酸化物セラミックスと、層状結晶構造を有する化合物と、シリコーンと、有機溶媒とを含むスラリー状の摺動性材料を塗布又はスプレーし、その後、摺動性材料の塗膜を焼成して成膜する工程を含む方法が開示されている。

【0004】

特許文献１に記載の方法により形成される皮膜によれば、層状結晶構造を有する化合物（例えば窒化ホウ素）によって発現されるトップコートの潤滑性（摺動性）により、衝突した灰粒子をスリップさせるとともに、付着した灰の脱落性を向上させることにより、灰の付着・堆積を抑制するとされている。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法により形成された皮膜では、潤滑性を発現するトップコートが十分な耐食性および耐摩耗性を有するものでないため、当該トップコートの腐食や磨耗などによって、比較的短時間で灰の付着・堆積の抑制効果が失われてしまう。

【0006】

なお、特許文献１には、耐食性および耐摩耗性が良好なニッケル－クロム合金の溶射皮膜などをベースーコートとし、このベースーコートの表面に摺動性材料を塗布し、摺動性材料の塗膜を焼成してトップコートを積層形成することにより二層構成の皮膜を形成することが開示されているが、耐食性や耐摩耗性の良好な材料でベースーコートを形成しても、トップコートの耐食性および耐摩耗性の向上を図ることはできない。

【0007】

他方、本発明者らは、自溶合金粉末と固体潤滑剤粒子と結着樹脂と溶剤とを含むスラリー状組成物を基材表面に塗布し、溶剤除去後の乾燥塗膜を、高周波誘導加熱装置で１０００～１２００℃に加熱することによって、結着樹脂を熱分解除去するとともに、自溶合金粉末と固体潤滑剤粒子とを焼結させて機能性自溶合金皮膜を形成する方法を提案している（下記の特許文献２参照）。

【0008】

特許文献２に記載の形成方法によれば、自溶合金および固体潤滑剤粒子が併存する単一層からなる皮膜を形成することができる。

【0009】

しかしながら、自溶合金粉末と固体潤滑剤粒子とを焼結させる特許文献２に記載の方法によっては緻密な皮膜を形成することができず、形成される皮膜は気孔率の高いポーラス状となる。このため、特許文献２に記載の方法によって形成される皮膜は、十分な強度を有するものとならず、自溶合金を含有させることによって期待した耐食性および耐摩耗性の向上効果を十分に奏することはできない。

【0010】

また、必要な皮膜の厚みを確保するためには、スラリー状組成物の塗布と乾燥を繰り返し行って塗膜の膜厚を確保する必要があり、施工性の観点からも問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特許第６９８２３９１号公報

【特許文献2】特許第６３５１０７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は以上のような事情に基いてなされたものである。
本発明の目的は、優れた耐摩耗性および耐食性とともに優れた潤滑性（摺動性）を発揮することができ、灰（クリンカ）の付着・堆積の抑制効果を長期にわたり抑制することができる機能性自溶合金皮膜を形成する方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

（１）本発明の機能性自溶合金皮膜の形成方法は、自溶合金の溶射皮膜を基材の表面に形成する工程（以下、「溶射皮膜形成工程」という）と、
固体潤滑剤粒子および溶剤を含有する潤滑剤組成物を前記溶射皮膜に含浸させる工程（以下、「潤滑剤組成物含浸工程」という）と、
前記潤滑剤組成物が含浸された前記溶射皮膜を乾燥して前記溶剤を除去することにより、前記固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を形成する工程（以下、「乾燥工程」という）と、
前記固体潤滑剤粒子を含有する前記溶射皮膜を加熱して、前記自溶合金を再溶融させる工程（以下、「自溶合金再溶融工程」という）とを含むことを特徴とする。

【0014】

このような形成方法によれば、自溶合金再溶融工程において、固体潤滑剤粒子が含有されている溶射皮膜を加熱して自溶合金を再溶融させることにより、自溶合金と固体潤滑剤粒子とが併存する単一層からなる皮膜を形成することができ、この皮膜は、溶射・再溶融処理により成膜された自溶合金による優れた耐摩耗性および耐食性とともに、固体潤滑剤粒子による優れた潤滑性（摺動性）を発揮することができる。

【0015】

（２）本発明の機能性自溶合金皮膜の形成方法において、前記溶射皮膜における前記自溶合金の充填率が６５～８５％であり、前記固体潤滑剤粒子の平均粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。

【0016】

このような形成方法によれば、潤滑剤組成物含浸工程において、溶射皮膜の気孔内に固体潤滑剤粒子が捕捉されることなく、潤滑剤組成物を溶射皮膜に効率的に含浸させることができ、固体潤滑剤粒子を溶射皮膜の内部に均一に分散させることができる。これにより、乾燥工程および自溶合金再溶融工程を経て形成される皮膜に、潤滑性を発揮するために十分な量の固体潤滑剤粒子を均一に含有させることができる。

【0017】

（３）本発明の機能性自溶合金皮膜の形成方法において、前記潤滑剤組成物における前記固体潤滑剤粒子の濃度が０．０２～１０重量％であることが好ましい。

【0018】

このような形成方法によれば、潤滑剤組成物含浸工程において、潤滑剤組成物を更に効率的に含浸させることができる。

【0019】

（４）本発明の機能性自溶合金皮膜の形成方法において、前記基材が燃焼炉用構造体の構成物であること（燃焼炉用構造体の構成物の表面に皮膜を形成すること）が好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明の形成方法によれば、自溶合金による優れた耐摩耗性および耐食性とともに、固体潤滑剤粒子による優れた潤滑性（摺動性）を発揮することができる機能性自溶合金皮膜を形成することができ、この機能性自溶合金皮膜によれば、灰（クリンカ）の付着を長期にわたり抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施例１において低充填率溶射皮膜を使用して金属管外面に形成された機能性自溶合金皮膜の断面を示す写真である。

【図2】実施例１において高充填率溶射皮膜を使用して金属管外面に形成された機能性自溶合金皮膜の断面を示す写真である。

【図3】循環式水管ボイラの概略構造を示す模式図である。

【図4】図３に示した循環式水管ボイラの蒸発管の一段目の配管に配置して使用した後のプロテクタの外面を示す写真であり、（ａ）は、実施例２に係るプロテクタの外面であり、（ｂ）は、比較例１に係るプロテクタの外面である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の機能性自溶合金皮膜の形成方法について詳細に説明する。
本発明の形成方法は、自溶合金の溶射皮膜を基材の表面に形成する溶射皮膜形成工程と、固体潤滑剤粒子および溶剤を含有する潤滑剤組成物を溶射皮膜に含浸させる潤滑剤組成物含浸工程と、潤滑剤組成物が含浸された溶射皮膜を乾燥して溶剤を除去することにより、固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を形成する乾燥工程と、固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を加熱して自溶合金を再溶融させる自溶合金再溶融工程とを含む。

【0023】

本発明において、機能性自溶合金皮膜を形成する基材（被処理物）としては、鋼材など、燃焼炉用構造体の構成物として使用されている金属材料を挙げることができる。基材の形状としては、特に限定されるものではない。

【0024】

＜溶射皮膜形成工程＞
溶射皮膜形成工程は、基材の表面に自溶合金粉末を溶射して溶射皮膜を形成する工程である。溶射方法としては、フレーム溶射、高速フレーム溶射、プラズマ溶射などを挙げることができる。

【0025】

基材表面に溶射される自溶合金粉末としては、ＪＩＳ Ｈ ８３０３（自溶合金溶射）に規定されているものを挙げることができる。
自溶合金粉末の平均粒径としては１５０μｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは３５～１２５μｍとされる。

【0026】

自溶合金粉末を溶射して形成される溶射皮膜は、これを再溶融することにより、耐摩耗性および耐食性に優れた緻密な皮膜を形成することができる。

【0027】

溶射皮膜の厚さは０．５～５ｍｍであることが好ましく、更に好ましくは０．８～３ｍｍとされる。

【0028】

溶射皮膜における前記自溶合金の充填率は６５～８５％であることが好ましく、更に好ましくは７０～８０％とされる。
ここに、「自溶合金の充填率」とは、溶射皮膜において自溶合金の占める体積割合をいい、溶射皮膜のかさ体積をＶ、自溶合金の重量をＷ、自溶合金の真密度をρとするとき、Ｗ／（Ｖ・ρ）で算出することができる。

【0029】

溶射皮膜における前記自溶合金の充填率が６５～８５％であることにより、最終的に形成される機能性自溶合金皮膜の強度、耐摩耗性および耐食性を十分に確保しながら、後述する潤滑剤組成物含浸工程において、固体潤滑剤粒子を含有する組成物を溶射皮膜に効率的に含浸させて、固体潤滑剤粒子を溶射皮膜の内部に均一に分散させることができ、乾燥工程および自溶合金再溶融工程を経て形成される機能性自溶合金皮膜の内部に、潤滑性（摺動性）を発揮するために十分な量の固体潤滑剤粒子を含有させることができる。

【0030】

自溶合金の充填率が６５％未満である場合には、最終的に形成される機能性自溶合金皮膜が十分な強度を有するものとならないことがある。また、溶射皮膜の形成にあたり施工性が損なわれて歩留りが低下することがある。
他方、自溶合金の充填率が８５％を超える場合には、潤滑剤組成物含浸工程において、固体潤滑剤粒子を含有する組成物を溶射皮膜に効率的に含浸させることが困難となる。

【0031】

なお、従来の自溶合金皮膜の形成方法においては、自溶合金粉末の付着効率を高く維持し、最終的に形成される自溶合金皮膜に可能な限り気孔を残存させないという観点から、溶射皮膜における自溶合金の充填率が８５％以下になることはなく、通常８７～９５％程度である。

【0032】

自溶合金の充填率を８５％以下にするためには、溶射装置を構成する粉末供給装置の流量や圧力を増加して自溶合金粉末の供給量（吐出量）を通常よりも増加させたり、燃焼ガスや酸素の流量を低下して溶射時の火力を通常よりも低減させたりすることにより調整することができる。

【0033】

＜潤滑剤組成物含浸工程＞
潤滑剤組成物含浸工程は、溶射皮膜形成工程で形成された溶射皮膜に潤滑剤組成物を含浸させることにより、当該溶射皮膜に固体潤滑剤粒子を含有させる工程である。

【0034】

この工程で使用する潤滑剤組成物は、固体潤滑剤粒子および溶剤を必須成分とする。

【0035】

潤滑剤組成物に含有される固体潤滑剤粒子としては、皮膜の表面に潤滑性（低摩擦係数）を付与できる粒子であれば特に限定されるものではなく、好適なものとして、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂ ）およびグラファイト（Ｃ）などの粒子を挙げることができる。

【0036】

固体潤滑剤粒子の平均粒径としては１０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５μｍ以下、更に好ましくは０．０２～３μｍとされる。
平均粒径が１０μｍ以下である小径の固体潤滑剤粒子は、溶射皮膜の気孔内に捕捉されにくいので、潤滑剤組成物を溶射皮膜に効率的に含浸させる（溶射皮膜の厚さ方向の深部まで浸透させる）ことができ、固体潤滑剤粒子を溶射皮膜の内部に均一に分散させることができる。この結果、後述する乾燥工程および自溶合金再溶融工程を経て形成される皮膜の内部に、潤滑性（摺動性）を発揮するために十分な量の固体潤滑剤粒子を含有させることができる。

【0037】

潤滑剤組成物に含有される溶剤としては、特に限定されるものではなく、有機溶剤であっても水系溶剤であってもよい。
潤滑剤組成物に含有される好適な有機溶剤としては、エタノール、イソプロピルアルコールなどの低級アルコールを挙げることができる。

【0038】

潤滑剤組成物における固体潤滑剤粒子の濃度は０．０２～１０重量％であることが好ましく、更に好ましくは０．２～２重量％とされる。

【0039】

固体潤滑剤粒子の濃度が０．０２重量％未満である場合には、所定量の固体潤滑剤粒子を溶射皮膜に含有させるために多量の組成物（溶剤）が必要となり、生産効率の観点から好ましくない。他方、固体潤滑剤粒子の濃度が１０重量％を超える場合には、潤滑剤組成物を溶射皮膜に効率的に含浸させることが困難となることがある。

【0040】

潤滑剤組成物はスラリー状または液状を呈している。

【0041】

平均粒径１０μｍ以下の固体潤滑剤粒子を含有する潤滑剤組成物を溶射皮膜（好ましくは自溶合金の充填率が６５～８５％である溶射皮膜）の表面に塗布することにより、潤滑剤組成物を当該溶射皮膜に含浸（内部に浸透）させることができる。
溶射皮膜の表面に潤滑剤組成物を塗布する方法としては、スプレー法、浸漬法、刷毛やローラなどの塗布手段を使用する方法など特に限定されるものではない。

【0042】

＜乾燥工程＞
乾燥工程は、潤滑剤組成物が含浸された溶射皮膜を乾燥して溶剤を除去することにより、固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を形成する工程である。
ここに、乾燥温度としては１００℃以下とされ、好ましくは１０～７０℃とされる。
乾燥方法としては、固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜が形成された基材を大気中に放置するだけでよいが、圧縮空気や熱風を当該溶射皮膜に吹き付けてもよい。
乾燥時間としては、膜形成性組成物中の溶剤の含有割合や乾燥条件などにより異なるが、通常１～１０分間とされる。

【0043】

＜自溶合金再溶融工程＞
自溶合金再溶融工程は、乾燥工程で得られた固体潤滑剤粒子を含有する溶射皮膜を加熱して自溶合金を再溶融させる工程である。

【0044】

この工程における加熱温度は、通常９００℃以上、好ましくは９５０～１１００℃とされ、この温度が保持される加熱時間は、例えば５～２００秒間とされる。
加熱処理は高周波誘導加熱によって好適に行うことができるが、これに限定されるものではない。

【0045】

この自溶合金再溶融工程によって、固体潤滑剤粒子を含有（包含）する緻密な皮膜（機能性自溶合金皮膜）が基材の表面に形成され、当該皮膜は、自溶合金による優れた耐摩耗性および耐食性とともに、固体潤滑剤粒子による優れた潤滑性（摺動性）を発揮することができる。
ここに、本発明の形成方法により形成される機能性自溶合金皮膜の膜厚としては、通常０．４５～４．５ｍｍとされ、好ましくは０．７～２．７ｍｍとされる。
また、本発明の方法により形成された機能性自溶合金皮膜は、強固で基材に対する密着性も良好であり、また、緻密性も良好である。

【実施例0046】

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【0047】

以下の実施例１において、基材としては、外径３８．１ｍｍ、肉厚３．５ｍｍ、長さ６００ｍｍの金属管〔機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１３Ａ）〕を使用した。
また、以下の実施例２および比較例１において、基材としては、外径６０．５ｍｍ、肉厚５．５ｍｍ、長さ１０００ｍｍの金属管（ＳＵＳ３１６Ｌ）を使用した。
また、自溶合金粉末材料としては、ＪＩＳ Ｈ ８３０３ ２．１４Ａに相当する、粒径３５～１２５μｍの自溶合金粉末を使用した。

【0048】

＜実施例１＞
（１）溶射皮膜形成工程：
（１－１）低充填率溶射皮膜の形成：
粉末吐出量＝２０～２１Ｌｂｓ／Ｈｒ、アセチレンガス流量＝１８ｆｌｏｗ％、酸素ガス流量＝３０ｆｌｏｗ％および周速＝４０ｍ／ｍｉｎ、ピッチ＝５ｍｍ／ｓの条件で金属管の外面（両端１００ｍｍを除いた４００ｍｍの施工範囲）に自溶合金粉末をフレーム溶射することにより、厚さ２．０ｍｍの溶射皮膜を形成した。
形成された溶射皮膜のかさ体積、自溶合金の重量（溶射前後の試験材の重量変化）、自溶合金の真密度から算出した溶射皮膜における自溶合金の充填率は７０．０％（気孔率＝３０．０％）であった。

【0049】

（１－２）高充填率溶射皮膜の形成：
上記条件のうち、アセチレンガス流量を２８ｆｌｏｗ％に変更し、酸素ガス流量を４０ｆｌｏｗ％に変更したこと以外は、上記（１－１）と同様にして自溶合金粉末をフレーム溶射することにより、厚さ２．０ｍｍの溶射皮膜を形成した。形成された溶射皮膜における自溶合金の充填率は８８．１％（気孔率＝１１．９％）であった。

【0050】

（２）潤滑剤組成物含浸工程：
（２－１）潤滑剤組成物の準備・調製：
潤滑剤組成物として、平均粒径０．０５μｍの窒化ホウ素粒子をＩＰＡに分散含有してなるスラリー「ＬＳＬ－１７０－２０－ＩＰＡ」（株式会社ＭＡＲＵＫＡ製，窒化ホウ素粒子の濃度＝１９．８７重量％）を準備した。これを「潤滑剤組成物（Ｌ₁₀₀ ）」とする。

【0051】

また、上記のスラリー「ＬＳＬ－１７０－２０－ＩＰＡ」を、エタノールにより、重量比で２倍に希釈して潤滑剤組成物（Ｌ₅₀）を調製し、１０倍に希釈して潤滑剤組成物（Ｌ₁₀）を調製し、２０倍に希釈して潤滑剤組成物（Ｌ₅ ）を調製し、１００倍に希釈して潤滑剤組成物（Ｌ₁ ）を調製した。

【0052】

（２－２）潤滑剤組成物含浸工程：
上記溶射皮膜形成工程で形成された低充填率溶射皮膜および高充填率溶射皮膜の各々の表面に、潤滑剤組成物（Ｌ₁₀₀ ）、潤滑剤組成物（Ｌ₅₀）、潤滑剤組成物（Ｌ₁₀）、潤滑剤組成物（Ｌ₅ ）および潤滑剤組成物（Ｌ₁ ）をそれぞれ刷毛を使用して塗布する（塗布範囲＝５０ｍｍ）ことにより、各々の溶射皮膜に潤滑剤組成物を含浸させた。

【0053】

（３）乾燥工程：
上記の潤滑剤組成物含浸工程により潤滑剤組成物の各々が含浸された溶射皮膜（低充填率溶射皮膜および高充填率溶射皮膜）を有する金属管を大気中に５分間放置することにより、潤滑剤組成物を構成する溶剤を完全に除去した。

【0054】

（４）自溶合金再溶融工程：
上記の乾燥工程を経て、金属管の外面に形成された窒化ホウ素粒子を含有する溶射皮膜（低充填率溶射皮膜および高充填率溶射皮膜）の各々を、高周波誘導加熱装置を用いて、約１００℃／秒の昇温速度で１０５０℃まで昇温させ、この温度で２０秒間にわたり加熱することにより、自溶合金を再溶融させた。
その後、３０分間かけて室温まで冷却することにより、金属管の外面に厚さ１．７ｍｍ程度の機能性（潤滑性）自溶合金皮膜を形成した。

【0055】

＜機能性自溶合金皮膜における窒化ホウ素粒子の分散性＞
実施例１により形成された自溶合金皮膜の断面を目視により観察し、窒化ホウ素粒子の分散状態を観察した。評価基準は下記のとおりである。
結果を図１、図２および下記表１に示す。

【0056】

（評価基準）
「◎」：窒化ホウ素粒子が自溶合金皮膜全体に均一に分散している。
「○」：窒化ホウ素粒子が自溶合金皮膜全体に分散しているが、やや偏りがある。
「△」：窒化ホウ素粒子が部分的にしか観察されず、その量も少ない。
「×」：窒化ホウ素粒子がほとんど観察されない。

【0057】

ここに、図１は、潤滑剤組成物含浸工程において低充填率溶射皮膜（自溶合金の充填率＝７０．０％）を使用して形成された皮膜の断面であり、図２は高充填率溶射皮膜（自溶合金の充填率＝８８．１％）を使用して形成された皮膜の断面である。
また、図１および図２において、（ａ）は、潤滑剤組成物含浸工程において潤滑剤組成物（Ｌ₁₀₀ ）を含浸して形成された皮膜、（ｂ）は、潤滑剤組成物（Ｌ₅₀）を含浸して形成された皮膜、（ｃ）は、潤滑剤組成物（Ｌ₁₀）を含浸して形成された皮膜、（ｄ）は、潤滑剤組成物（Ｌ₅ ）を含浸して形成された皮膜、（ｅ）は、潤滑剤組成物（Ｌ₁ ）を含浸して形成された皮膜である。
図１および図２において、皮膜内で白く見えている部分が窒化ホウ素粒子である。

【0058】

【表1】

【0059】

図１に示すように、低充填率溶射皮膜を使用して形成された皮膜には、窒化ホウ素粒子が分散含有されていることが目視によって認めることができる。
図２に示すように、高充填率溶射皮膜を使用して形成された皮膜には、窒化ホウ素粒子が分散含有されていることが目視によって認めることができなかったものの、電子顕微鏡で観察することにより、窒化ホウ素粒子が含有されていることが確認された。

【0060】

＜実施例２＞
（１）溶射皮膜形成工程：
金属管（ＳＵＳ３１６Ｌ）に自溶合金粉末をフレーム溶射することにより、厚さ１．５ｍｍ、自溶合金の充填率７０．０％の溶射皮膜（低充填率溶射皮膜）を形成した。

【0061】

（２）潤滑剤組成物含浸工程：
窒化ホウ素粒子をＩＰＡに分散含有してなるスラリー「ＬＳＬ－１７０－２０－ＩＰＡ」をエタノールにより１００倍に希釈して潤滑剤組成物を調製し、上記の溶射皮膜形成工程で形成された溶射皮膜の表面に塗布する（塗布範囲＝５００ｍｍ）ことにより、当該溶射皮膜に潤滑剤組成物の各々を含浸させた。

【0062】

（３）乾燥工程：
上記の潤滑剤組成物含浸工程により潤滑剤組成物が含浸された溶射皮膜を有する金属管を大気中に５分間放置することにより、潤滑剤組成物を構成する溶剤を完全に除去した。

【0063】

（４）自溶合金再溶融工程：
上記の乾燥工程を経て、金属管の外面に形成された窒化ホウ素粒子を含有する溶射皮膜を、高周波誘導加熱装置を用いて、約１００℃／秒の昇温速度で１０５０℃まで昇温させ、この温度で２０秒間にわたり加熱することにより、自溶合金を再溶融させた。その後、６０分間かけて室温まで冷却することにより、金属管の外面に厚さ１．２ｍｍ程度の機能性自溶合金皮膜を形成した。

【0064】

＜比較例１＞
金属管（ＳＵＳ３１６Ｌ）に自溶合金粉末をフレーム溶射することにより、厚さ１．５ｍｍ、自溶合金の充填率８８．１％の溶射皮膜（高充填率溶射皮膜）を形成した。その後、実施例２（４）と同様にして、形成された溶射皮膜を加熱して自溶合金を再溶融させることにより、金属管の外面に厚さ１．２ｍｍ程度の自溶合金皮膜を形成した。

【0065】

＜灰（クリンカ）の付着・堆積の抑制効果＞
実施例２および比較例１によって自溶合金皮膜を形成した金属管の各々を、レーザ切断機を用いて縦割りすることにより半割金属管とし、図３に示すような循環式水管ボイラの蒸発管を保護するためのプロテクタとして設置した。
図３において、１はドラム、３は循環ポンプ、５は蒸発管であり、７は、蒸発管５の第１段目に設置されたプロテクタ（実施例２または比較例１において自溶合金皮膜を形成した金属管を縦割りして作製した前記半割金属管）である。
燃焼ガスにより第１段目における雰囲気温度は８００～１０００℃となる。

【0066】

実施例２および比較例１に係るプロテクタの各々を設置した循環式水管ボイラを６か月間にわたり連続的に稼働させた後、プロテクタを回収して自溶合金皮膜が形成された外面を観察した。結果を図４に示す。
図４において、白く見えているものが灰（クリンカ）である。
図４（ａ）に示すように、実施例２に係るプロテクタの外面には、クリンカが殆ど付着していない。これに対して、図４（ｂ）に示すように、比較例１に係るプロテクタの外面には、クリンカの堆積が顕著に認められる。

【符号の説明】

【0067】

１ ドラム
３ 循環ポンプ
５ 蒸発管
７ プロテクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】