CH694221A5

CH694221A5 - Procédé de pulvérisation thermique, appareil de pulvérisation thermique et appareil de passage de poudre.

Info

Publication number: CH694221A5
Application number: CH02034/00A
Authority: CH
Inventors: Noritaka Miyamoto; Kouta Kodama
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2004-09-30
Also published as: DE10051907B4; US20030185995A1; DE10051907A1; JP3918379B2; JP2001115248A; US6913207B2; US6808755B2; US20050077380A1

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de pulvérisation thermique destiné à augmenter la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique. La présente invention se rapporte à un appareil de pulvérisation thermique et à un appareil de passage de poudre qui peuvent être utilisés dans le procédé de pulvérisation thermique.

On a développé un procédé de pulvérisation thermique destiné à former une couche pulvérisée de manière thermique dans le monde industriel. Dans le procédé de pulvérisation thermique, un matériau sous forme de poudre est chauffé à de hautes températures, le matériau chauffé est pulvérisé et plaqué sur une surface d'un objet par pulvérisation thermique. La pulvérisation thermique augmente de manière avantageuse la résistance à l'abrasion et la résistance à la corrosion de l'objet par la couche pulvérisée de manière thermique. De même, les publications de brevets japonais non examinées 63-66 900 et 5-5 893 décrivent un procédé de pulvérisation thermique qui utilise: une source d'énergie pour projeter le matériau; et une autre source d'énergie pour chauffer le matériau par un faisceau laser et indépendante de la source d'énergie.

Conformément à ces publications techniques, le matériau pour pulvérisation thermique est projeté vers l'objet, et le matériau de projection est chauffé par le faisceau laser circulant parallèle à la surface de l'objet.

Dans le procédé de pulvérisation thermique classique, la vitesse de projection du matériau chauffé pour pulvérisation thermique diminue à mesure qu'il approche de l'objet. De même, dans le procédé de pulvérisation thermique se rapportant aux publications mentionnées ci- dessus, la vitesse de projection du matériau chauffé pour pulvérisation thermique diminue à mesure qu'il approche de l'objet. En conséquence, la résistance d'adhérence de la couche de pulvérisation thermique n'est pas beaucoup améliorée, même lorsque d'autres conditions de pulvérisation sont améliorées.

La présente invention a été accomplie au vu des circonstances précédemment mentionnées. C'est en conséquence un but de la présente invention de proposer un procédé de pulvérisation thermique destiné à améliorer la résistance d'adhérence d'une couche pulvérisée de manière thermique. C'est en conséquence un autre but de la présente invention de proposer un appareil de pulvérisation thermique qui peut être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention et destiné à améliorer la résistance d'adhérence d'une couche pulvérisée de manière thermique.

De même, c'est en conséquence encore un autre but de la présente invention de proposer un appareil de passage de poudre en tant que matériau pour le procédé de pulvérisation thermique de la présente invention et qui peut empêcher que le matériau en poudre soit arrêté dans un passage.

Conformément à un premier aspect de la présente invention, un procédé de pulvérisation thermique destiné à produire une couche pulvérisée de manière thermique en chauffant un matériau pour pulvérisation thermique, en projetant le matériau vers une surface d'un objet, et en plaquant le matériau sur la surface de l'objet, comprend les étapes consistant à: (1) préparer un moyen d'augmentation de vitesse destiné à ajouter de l'énergie cinétique au matériau pour augmenter une vitesse de projection du matériau; et (2) ajouter de l'énergie cinétique au matériau par le moyen d'augmentation de vitesse d'une manière telle qu'une vitesse de projection du matériau augmente jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface de l'objet.

Conformément à un deuxième aspect de la présente invention, un appareil de pulvérisation thermique pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention comprend: (1) un élément formant un passage comportant un passage à travers lequel passe le matériau pour pulvérisation thermique; (2) un moyen de chauffage destiné à chauffer le matériau traversant l'élément formant un passage ou après qu'il ait traversé l'élément formant un passage; et (3) un moyen d'augmentation de vitesse destiné à ajouter de l'énergie cinétique au matériau pour pulvérisation thermique afin d'augmenter la vitesse de projection du matériau jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface de l'objet.

Conformément à un troisième aspect de la présente invention, un appareil de passage de poudre destiné à délivrer de la poudre en tant que matériau pour le procédé de pulvérisation thermique selon la présente invention comprend:

(1) une bobine conductrice présentant une conductivité, et comportant un axe et une pluralité de boucles disposées essentiellement coaxialement par rapport à l'axe; et

(2) un élément formant un passage disposé le long de l'axe de la bobine conductrice et dans la bobine conductrice pour délivrer un matériau pour la pulvérisation thermique.

Conformément au premier aspect de la présente invention, jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface de l'objet, de l'énergie est ajoutée au matériau par le moyen d'augmentation de vitesse d'une manière telle qu'une vitesse de projection du matériau augmente. En conséquence, le matériau pour pulvérisation thermique se heurte contre l'objet à une vitesse élevée. Ainsi, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique est améliorée.

De même, dans un mode préférable, la vitesse de projection du matériau est augmentée par rapport à celle de la position de chauffage. En d'autres termes, dans un mode préférable, la vitesse de projection du matériau à la position de chauffage, à savoir, la vitesse de projection avant l'accélération, est inférieure à celle du matériau après l'accélération. Ce mode peut allonger le temps de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique, améliorant de ce fait la capacité de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique à des températures élevées.

Conformément au deuxième aspect de la présente invention, l'appareil de pulvérisation thermique peut être utilisé pour la mise en oeuvre du premier aspect de la présente invention, le procédé de pulvérisation thermique. En conséquence, le matériau pour pulvérisation thermique se heurte contre l'objet à une vitesse élevée, et la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique est améliorée. De préférence, le moyen d'augmentation de vitesse augmente la vitesse de projection du matériau par rapport à celle du matériau pendant le chauffage.

Conformément au troisième aspect de la présente invention, l'appareil de passage de poudre peut être utilisé dans le procédé de pulvérisation thermique selon la présente invention pour un chauffage du matériau pour pulvérisation thermique pour un chauffage par induction. Le chauffage par induction est avantageux en ce sens qu'il chauffe le matériau pour pulvérisation thermique en un temps court, et qu'il contrôle la température de chauffage.

De plus, conformément au troisième aspect de la présente invention, lorsque l'électricité est délivrée à la bobine conductrice, on supprime le fait que le matériau pour pulvérisation thermique adhère à la surface interne du passage de l'élément formant un passage. La raison est la suivante: la bobine conductrice génère une force magnétique le long de la ligne de l'axe central du passage, à savoir, le long de la ligne de l'axe central de la bobine conductrice. Ainsi, le matériau en poudre pour pulvérisation thermique présentant une perméabilité circule facilement le long de la partie centrale dans une direction radiale du passage.

Conformément au premier aspect de la présente invention, jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface de l'objet, de l'énergie est ajoutée au matériau de projection par un moyen d'augmentation de vitesse d'une manière telle qu'une vitesse de projection du matériau augmente. Lorsque la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est augmentée, le matériau se heurte contre l'objet à une vitesse élevée, l'adhérence du matériau est améliorée et la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique est améliorée.

Conformément au mode préférable de cette invention, l'ajout de l'énergie pour augmenter la vitesse de projection du matériau est réalisé après le chauffage du matériau. C'est-à-dire qu'après que le matériau pour pulvérisation thermique ait été chauffé, la vitesse de projection du matériau est augmentée. Le chauffage avant l'augmentation de la vitesse de projection du matériau peut allonger le temps nécessaire pour chauffer le matériau.

Sinon, conformément au procédé de pulvérisation thermique, la vitesse de projection du matériau peut être augmentée pendant le chauffaget du matériau. Le procédé de pulvérisation thermique concernant la première invention permet rarement que la vitesse du matériau soit augmentée avant le chauffage du matériau.

Le matériau pour pulvérisation thermique peut être sous forme de particules, lorsqu'il se projette vers l'objet. Les particules de projection peuvent être sous forme solide, sous forme en fusion ou sous forme partiellement en fusion. La forme du matériau avant pulvérisation thermique peut être à un état de poudre, à un état de fil ou à un état de tige. Lorsque le matériau est sous forme de poudre, le diamètre moyen de particules du matériau est décidé sur le moment. La limite supérieure du diamètre moyen des particules peut être par exemple de 100 mu m, 200 mu m, 300 mu m ou 500 mu m. La limite inférieure du diamètre moyen des particules est de par exemple 1 mu m, 10 mu m ou 40 mu m.

En conséquence, le diamètre moyen des particules du matériau peut se situer dans une plage allant de 1 à 500 mu m, dans une plage allant de 10 à 300 mu m, ou dans une plage allant de 40 à 200 mu m. Le diamètre moyen des particules n'est pas limité à l'intérieur de celles-ci.

Le matériau pour pulvérisation thermique est de préférence un métal, spécialement une poudre métallique. Lorsque le matériau pour pulvérisation thermique est du métal, il présente une conductivité. De même, de nombreux métaux présentent une bonne perméabilité magnétique. Le métal peut comporter, dans une plage de températures ordinaire, du ferromagnétisme ou de paramagnétisme. Concrètement, le métal constituant le matériau pour pulvérisation thermique peut être ferreux, tel que de la fonte, de l'acier au carbone, de l'acier inoxydable ou un alliage d'aciers.

De même, le métal constituant le matériau pour pulvérisation thermique peut être non ferreux, au moins l'un sélectionné parmi le groupe composé de l'aluminium, d'un alliage d'aluminium, du cuivre, d'un alliage de cuivre, du nickel d'un alliage de nickel, du titane ou d'un alliage de titane. Quelquefois, le matériau pour pulvérisation thermique peut être en céramique, cermet mélangeant des céramiques au métal. Les céramiques peuvent être de l'oxyde, du nitrure, du carbure ou du borure. Les céramiques peuvent être au moins l'un sélectionné parmi le groupe composé d'alumine, de silice, de magnésie, de carbure de silicium, de nitrure de silicium, du borure de titane et ainsi de suite.

Même lorsque le matériau pour pulvérisation thermique est formé de céramique, jusqu'à ce que le matériau atteigne l'objet, de l'énergie est donnée au matériau d'une manière telle que la vitesse de projection du matériau est augmentée, la vitesse d'impact du matériau est augmentée et le matériau se heurte contre l'objet à une vitesse élevée. En conséquence, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique est améliorée de manière avantageuse.

Lorsque le matériau pour pulvérisation thermique est formé de céramique, le chauffage par induction n'est pas obtenu dans le matériau contrairement au métal, car les céramiques ne présentent pratiquement pas de conductivité. Dans le cas où le passage à travers lequel le matériau pour pulvérisation thermique passe est formé d'un tube en carbone, le tube en carbone peut être chauffé par chauffage par induction, et le matériau pour pulvérisation thermique dans le tube en carbone est chauffé par chaleur radiante du tube en carbone.

Conformément à un mode préférable, le chauffage du matériau est réalisé par une première source d'énergie, et l'ajout de l'énergie pour augmenter la vitesse de projection du matériau est réalisé par une deuxième source d'énergie. De même, conformément à un autre mode préférable, la première source d'énergie comporte un premier trajet et un second trajet pour transmettre son énergie, le chauffage du matériau est réalisé par le premier trajet de la première source d'énergie, et l'ajout de l'énergie pour augmenter la vitesse de projection du matériau est réalisé par le second trajet de la première source d'énergie. La première source d'énergie n'est pas limitée en sortes.

Ainsi, la première source d'énergie peut être un moyen de génération de flamme pour générer une flamme de carburant (acétylène et propane, etc.)-oxygène, un moyen de génération de jet de plasma pour générer un jet de plasma, un moyen laser pour générer un faisceau laser, ou un moyen de chauffage par induction pour chauffer le matériau pour pulvérisation thermique par chauffage par induction. Le moyen de chauffage par induction inclut le cas dans lequel le passage ou l'élément formant un passage est chauffé par induction et le matériau est chauffé par la chaleur radiante du passage chauffé ou de l'élément formant un passage chauffé.

La présente invention permet le cas dans lequel le chauffage du matériau pour pulvérisation thermique est réalisé en utilisant la première source d'énergie, et l'augmentation de la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est réalisée en utilisant la deuxième source d'énergie autre que la première source d'énergie. Ce cas permet que la première source d'énergie et la deuxième source d'énergie soient commandées indépendamment et individuellement. Ainsi, ce cas permet que le chauffage du matériau et l'augmentation de la vitesse de projection du matériau soient commandés indépendamment et individuellement. En conséquence, ce cas peut élargir une plage réglable de températures et de vitesses de projection du matériau pour pulvérisation thermique.

En conséquence, ce cas peut sélectionner un mode dans lequel la température du matériau est élevée et la vitesse de projection du matériau est élevée, un autre mode dans lequel la température du matériau est basse et la vitesse de projection du matériau est élevée, ou encore un autre mode dans lequel la température du matériau est élevée et la vitesse de projection du matériau est basse.

La présente invention permet le cas dans lequel le chauffage du matériau est réalisé par le premier trajet de la première source d'énergie, et l'ajout de l'énergie pour augmenter la vitesse de projection du matériau est réalisé par le second trajet de la première source d'énergie. Ce cas permet que le chauffage du matériau et que l'augmentation de la vitesse de projection du matériau soient commandés. Ce cas peut élargir une plage réglable de températures et de vitesses de projection du matériau pour pulvérisation thermique.

La première source d'énergie n'est pas limitée en sortes pour le chauffage du matériau. La première source d'énergie peut être un moyen de génération de flamme pour générer une flamme de carburant (acétylène et propane)-oxygène, un moyen de génération de jet de plasma pour générer un jet de plasma, ou un moyen laser pour générer un faisceau laser. Dans un mode préférable, un matériau pour pulvérisation thermique présente une conductivité et une perméabilité magnétique, et la première source d'énergie peut être constituée par un moyen de chauffage par induction pour chauffer le matériau pour pulvérisation thermique.

Le moyen de chauffage par induction peut commander le degré de chauffage du matériau à basse température, à température moyenne ou à température élevée, en ajustant les fréquences du courant alternatif, la valeur de courant, la puissance électrique, etc. Le moyen d'augmentation de vitesse peut être un moyen qui utilise une pression de gaz de gonflement obtenue en dilatant le gaz ou en évaporant le liquide en un temps court, par exemple, en évaporant le liquide avec le faisceau laser.

L'appareil de pulvérisation thermique concernant le deuxième aspect inclut: (1) un élément formant un passage comportant un passage à travers lequel passe le matériau pour pulvérisation thermique; (2) un moyen de chauffage destiné à chauffer le matériau traversant l'élément formant un passage ou après qu'il ait traversé l'élément formant un passage; et (3) un moyen d'augmentation de vitesse destiné a ajouter de l'énergie cinétique au matériau pour pulvérisation thermique afin d'augmenter la vitesse de projection du matériau jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface de l'objet. Le moyen d'augmentation de vitesse peut augmenter la vitesse de projection du matériau par rapport à celle du matériau pendant le chauffage.

Le moyen de chauffage concernant l'appareil de pulvérisation thermique du deuxième aspect peut être un moyen de génération de flamme pour générer une flamme de carburant (acétylène et propane)-oxygène, un moyen de génération de jet de plasma pour générer un jet de plasma, un moyen laser pour générer un faisceau laser ou un moyen de chauffage par induction pour chauffer le matériau pour pulvérisation thermique.

L'appareil de pulvérisation thermique concernant le deuxième aspect mentionné ci-dessus peut être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon le premier aspect du procédé de la présente invention, augmentant la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique.

L'appareil de passage de poudre se rapportant au troisième aspect de la présente invention comprend: (1) une bobine conductrice présentant une conductivité et comportant un axe et une pluralité de boucles disposées pratiquement coaxialement par rapport à l'axe; et (2) un élément formant un passage disposé le long de l'axe de la bobine conductrice pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique.

Conformément à l'appareil de passage de poudre se rapportant au troisième aspect, lorsque le matériau en poudre présente une perméabilité magnétique, on supprime le fait que le matériau en poudre pour pulvérisation thermique adhère à la surface interne du passage de l'élément formant un passage. La raison est la suivante: lorsque le courant est appliqué à la bobine conductrice la bobine conductrice génère une force magnétique le long de la ligne de l'axe central de la bobine conductrice. Ainsi, le matériau en poudre pour pulvérisation thermique présentant une perméabilité magnétique circule aisément le long de la partie centrale dans une direction radiale du passage sous l'influence de la force magnétique.

Dans le cas où le matériau pour pulvérisation thermique est de la poudre, lorsque l'appareil de passage de poudre se rapportant au troisième aspect est utilisé comme appareil de passage de poudre en tant que matériau pour le procédé de pulvérisation thermique, on empêche que le matériau en poudre pour pulvérisation thermique adhère à la surface interne du passage. En conséquence, ceci peut éliminer une obstruction anormale du matériau pour pulvérisation thermique dans le passage. Ainsi, ceci peut éliminer l'inégalité de chauffage du matériau en poudre pour pulvérisation thermique. Ainsi, le matériau en poudre pour pulvérisation thermique est uniformément chauffé autant que possible à une température élevée, et la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique est améliorée de manière avantageuse.

La présente invention sera maintenant représentée et décrite en termes de modes de réalisation concrets de celle-ci en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: La fig. 1 se rapporte à un premier mode de réalisation, et représente de manière simplifiée une configuration dans laquelle le matériau est pulvérisé par un appareil de pulvérisation thermique; la fig. 2 se rapporte à un premier mode de réalisation et représente de manière simplifiée une construction interne d'un pistolet constituant l'appareil de pulvérisation thermique; la fig. 3 se rapporte au premier mode de réalisation, et représente un graphique qui exprime la sélectivité entre la température des particules de matériau et la vitesse de projection des particules de matériau;

la fig. 4 se rapporte à un mode de réalisation comparatif et représente un graphique qui exprime la sélectivité entre la température des particules de matériau et la vitesse de projection des particules de matériau; la fig. 5 (A) se rapporte à un mode de réalisation comparatif et représente une photographie qui exprime une forme de sédimentation des particules constituant une couche de pulvérisation thermique; la fig. 5 (B) se rapporte à un mode de réalisation comparatif et représente une photographie agrandie qui exprime une forme de sédimentation des particules constituant une couche de pulvérisation thermique;

la fig. 6 se rapporte à un deuxième mode de réalisation et représente une configuration qui exprime de manière simplifiée les conditions dans lesquelles le matériau est pulvérisé de manière thermique par un appareil de pulvérisation thermique; la fig. 7 représente de manière simplifiée un appareil de passage de poudre qui chauffe le matériau pour pulvérisation thermique au moyen d'un chauffage par induction, et mesure la température du matériau en particules pour pulvérisation thermique; la fig. 8 montre un graphique qui exprime une relation entre la fréquence du courant alternatif délivré à une bobine conductrice constituant une bobine de chauffage par induction et la température du matériau en particules;

la fig. 9 montre un graphique qui exprime une relation entre la fréquence du courant alternatif délivré à une bobine conductrice constituant une bobine de chauffage par induction et la température du matériau en particules; la fig. 10 représente un graphique qui exprime une relation entre la pression de gaz et la vitesse de gaz; la fig. 11 montre un graphique qui exprime une relation entre la température de gaz et la vitesse de gaz; la fig. 12 représente un graphique qui exprime une relation entre les types et la vitesse de gaz; la fig. 13 représente un graphique qui exprime une relation entre la vitesse des particules et la température des particules sous chaque forme de pulvérisation thermique;

la fig. 14 représente un graphique qui exprime la porosité de la couche pulvérisée de manière thermique dans chaque couche pulvérisée de manière thermique; la fig. 15 représente un graphique qui exprime la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique produite par chaque forme de pulvérisation thermique; et la fig. 16 représente un graphique qui exprime la dureté de la couche pulvérisée de manière thermique produite par chaque forme de pulvérisation thermique.

On expliquera par la suite le premier mode de réalisation préféré sur la base des figures annexées 1 à 5. Tout d'abord, on expliquera un appareil de pulvérisation thermique du présent mode de réalisation. Comme cela est représenté sur la fig. 1, l'appareil de pulvérisation thermique comporte un élément formant un passage 1, un moyen de chauffage 5 (une première source d'énergie), et un moyen d'augmentation de vitesse 7 (une deuxième source d'énergie). L'élément formant un passage 1 forme un passage à travers lequel passe le matériau sous forme de poudre pour pulvérisation thermique. Le moyen de chauffage 5 chauffe le matériau dans le passage de l'élément formant un passage 1 pour pulvérisation thermique.

Le moyen d'augmentation de vitesse 7 augmente une vitesse de projection du matériau pour la pulvérisation thermique par rapport à la vitesse de projection dans une position de chauffage 30k basée sur le moyen de chauffage 5.

L'élément formant un passage 1 se rapportant à l'appareil de pulvérisation thermique comporte un pistolet 2 fonctionnant comme premier élément formant un passage formant un premier passage 20, et un deuxième élément formant un passage 3 présentant une forme tubulaire et formant un deuxième passage 30 pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique. Le pistolet 2 inclut: un corps de pistolet 22 comportant une chambre à haute pression 23 qui est en communication avec le premier passage 20; et une buse 25 disposée au niveau de la tête du corps de pistolet 22 et comportant un trou de buse 24 qui est en communication avec la chambre à haute pression 23. La buse 25 est formée d'une "buse de Laval" utilisée pour un appareil de flux de gaz supersonique tel qu'un moteur à réaction.

Comme cela est représenté sur la fig. 2, la chambre à haute pression 23 et le premier passage 20 sont disposés coaxialement autour du deuxième passage 30. Le premier passage 20 du pistolet 2 entoure une sortie 31 du deuxième passage 30.

Comme cela est représenté sur la fig. 1, le deuxième élément formant un passage 3 raccorde un dispositif d'alimentation en poudre 8 avec le pistolet 2. Le dispositif d'alimentation en poudre 8 contient un conteneur 81 comportant une chambre de poudre 80, un matériau 82 sous forme de poudre pour pulvérisation thermique stocké dans le conteneur 81, et une partie de pression 83 destinée à augmenter une pression interne de la chambre de poudre 80. Le matériau 82 pour pulvérisation thermique est formé de poudre ferreuse présentant une conductivité et une perméabilité magnétique, et doit être chauffé par chauffage par induction. La poudre ferreuse est un alliage de Fe-C.

Lorsque la pression du gaz tel que l'air est délivrée à la chambre de poudre 80 du conteneur 81 au moyen de la partie de pression 83, le matériau 82 dans le conteneur 81 se projette à travers le deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage 3 vers le pistolet 2, il est évacué de la sortie 31 formée au niveau de l'extrémité supérieure du deuxième passage 30, et en plus, il est soufflé vers l'avant au moyen du premier passage 20 et de la buse 25 du pistolet 2. Le moyen de chauffage 5 chauffe le matériau pour pulvérisation thermique en utilisant l'électricité. Le moyen de chauffage 5 est disposé à une position de chauffage 30k située dans la sortie 31 du deuxième passage 30. Ce moyen de chauffage 5 contient une bobine conductrice 51 et un moyen d'alimentation 52.

La bobine conductrice 51 fonctionne comme une bobine de chauffage par induction, disposée par montage 2a au niveau de la position de chauffage 30k à l'intérieur du pistolet 2. Le moyen d'alimentation 52 délivre du courant, courant alternatif présentant une haute fréquence, à la bobine conductrice 51 au moyen d'une ligne d'alimentation 52f. Le moyen d'alimentation 52 est constitué d'un oscillateur à haute fréquence destiné à générer un courant alternatif à haute fréquence. La bobine conductrice 51 fonctionne comme une bobine de chauffage par induction, étant le moyen de chauffage par induction.

La bobine conductrice 51, présentant une forme de bobine est formée d'une pluralité de boucles 51 connectées les unes aux autres en série.

Comme cela est représenté sur la fig. 2, la bobine conductrice 51 est placée à l'extérieur du deuxième passage 30 et pratiquement coaxialement par rapport au deuxième passage 30. C'est-à-dire que la bobine conductrice 51 entoure la sortie 31 du deuxième élément formant un passage 3 qui forme le deuxième passage 30. En conséquence, l'alimentation en courant vers la bobine conductrice 51 génère une force magnétique le long de la ligne de l'axe central du deuxième passage 30, à savoir, le long de la ligne de l'axe central de la bobine conductrice 51.

Les parties entourées par la bobine conductrice 51 dans le deuxième élément formant un passage 3, peuvent être formées d'une substance non électroconductrice telle qu'une substance à base de silice, ou d'une substance électroconductrice telle qu'une substance à base de carbone. La substance non électroconductrice telle qu'une substance à base de silice n'est pratiquement pas chauffée par induction.

La substance électroconductrice telle qu'une substance à base de carbone est chauffée par induction, elle atteint une température élevée, par exemple au-delà de 1500 DEG C et au-delà de 2000 DEG C, elle peut transmettre la chaleur radiante au matériau en poudre pour pulvérisation thermique qui traverse le deuxième passage 30, et elle peut chauffer le matériau pour pulvérisation thermique à des températures élevées par la chaleur radiante.

Le diamètre interne du deuxième passage 30 est décidé en considérant les facteurs tels que la capacité de passage et le chauffage du matériau en poudre pour pulvérisation thermique. Le diamètre interne du deuxième passage 30 peut se situer, par exemple, dans une plage allant de 0,5 à 20 mm, dans une plage allant de 1 à 10 mm, et dans une plage allant de 1 à 5 mm. Le diamètre interne n'est pas limité à ces plages.

Le moyen d'augmentation de vitesse 7 est formé en utilisant une deuxième source d'énergie indépendante de la première source d'énergie. Comme, cela est représenté sur la fig. 1, le moyen d'augmentation de vitesse 7 inclut une section de stockage de gaz 70 formée par une bonbonne de gaz qui enferme un gaz sous haute pression; un compresseur 71 raccordé à la section de stockage de gaz 70 au moyen d'un passage intermédiaire 70a; et un amplificateur de pression 72 raccordé au compresseur 71 au moyen d'un passage intermédiaire 71a. L'amplificateur de pression 72 comporte une unité de chauffage 73, telle que des chauffages électriques, pour chauffer le gaz délivré du compresseur 71.

Le gaz contenu dans la section de stockage de gaz 70 est délivré de manière continue au compresseur 71. Le gaz est compressé par le compresseur 71. Après cela, le gaz est délivré à l'amplificateur de pression 72, et est chauffé de manière continue à température élevée dans l'unité de chauffage 73 de l'amplificateur de pression 72. En conséquence, le gaz se dilate, et la pression de gonflement du gaz devient une pression élevée. En résumé, la pression du gaz est amplifiée. Le gaz sous haute pression est délivré de manière continue à la chambre à haute pression 23 du pistolet 2 à travers le passage intermédiaire 72a, il devient un flux de gaz à vitesse élevée et est soufflé vers l'avant de manière continue de la buse 25 au moyen du premier passage 20 du pistolet 2.

Le type de gaz contenu dans la section de stockage de gaz 70, à savoir, le type de flux de gaz à vitesse élevée destiné à augmenter la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique n'est pas limité, par exemple, au moins l'un sélectionné parmi le groupe composé des gaz inertes tels que l'hélium, l'azote, l'air, l'oxygène, l'hydrogène, etc. Le mode préférable sélectionne le gaz dont le poids moléculaire est petit, par exemple l'hélium, en vue d'obtenir le flux de gaz à vitesse élevée généré en utilisant la pression de gaz de gonflement basée sur la dilatation du gaz. De même, l'air est préférable au vu du cout.

Il est désirable que la surface 90 de l'objet 9 pour pulvérisation thermique soit réalisée par traitement de rugosification. Le traitement de rugosification peut être la projection de particules, par exemple le traitement de grenaillage, le traitement de sablage, etc. Le matériau de l'objet 9 peut être sélectionné à l'occasion, en général du métal. Le métal de l'objet 9 peut être au moins l'un d'un alliage non ferreux ou d'un alliage ferreux. L'alliage non ferreux peut être de l'aluminium, un alliage d'aluminium, du cuivre, un alliage de cuivre, du titane, un alliage de titane, etc. L'alliage ferreux peut être de la fonte, de l'acier au carbone, de l'acier inoxydable, un alliage d'acier, etc. L'objet 9 peut être des parties coulissantes, des pistons, des bloc-cylindres, des culasses, etc., il n'est pas d'usage limité.

Ensuite, comme cela est représenté sur la fig. 1, on expliquera la pulvérisation thermique. L'objet 9 est placé devant la buse 25 du pistolet 2. La buse 25 du pistolet 2 est en regard de l'objet 9 à une distance fixée. Le moyen d'alimentation 52 délivre le courant à la bobine conductrice 51. Le courant est un courant alternatif présentant une haute fréquence. La fréquence est décidée en fonction des sortes de matériaux pour la pulvérisation thermique, des sortes de matériaux de l'objet 9, du cout pour le dispositif d'alimentation 52, etc. Par exemple, comme pour la fréquence du courant alternatif de la bobine conductrice 51, la limite supérieure peut être par exemple de 5000 kHz, 20 MHz ou 100 MHz, et la limite inférieure est par exemple de 5 kHz, 20 kHz et 100 kHz ou 200 kHz. La fréquence n'est pas limitée à celles-ci.

Dans la pulvérisation thermique, la pression du gaz tel que l'air est appliquée à la chambre de poudre 80 du conteneur 81 au moyen de la partie de pression 83. Le matériau en poudre pour pulvérisation thermique dans le conteneur 81 est délivré au deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage 3. De plus, le matériau en poudre pour pulvérisation thermique circule vers la sortie 31 du deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage 3, et il est soufflé vers l'avant à partir de la buse 25 au moyen du premier passage 20 du pistolet 2. Le matériau en poudre pour pulvérisation thermique est chauffé par induction à température élevée en un temps court par la bobine conductrice 51 lorsqu'il passe près de la sortie 31 du deuxième passage 30, à savoir, la position de chauffage 30k.

La température du matériau pour pulvérisation thermique est décidée en fonction des fréquences du courant alternatif de la bobine conductrice 51, au-delà de 500 DEG C, au-delà de 800 DEG C, au-delà de 1000 DEG C, au-delà de 1500 DEG C, au-delà de 1700 DEG C, au-delà de 2000 DEG C ou au-delà de 2400 DEG C, comme on l'appréciera à partir des fig. 8 et 9.

Conformément au présent mode de réalisation, dans la pulvérisation thermique, le gaz stocké dans la section de stockage de gaz 70 est délivré de manière continue par le compresseur 71, il est compressé par le compresseur 71, et il est chauffé à température élevée dans l'unité de chauffage 73 de l'amplificateur de pression 72. Il s'ensuit que le gaz est amplifié en pression, et il est délivré de manière continue à la chambre à haute pression 23 du pistolet 2, et il est de ce fait soufflé vers l'avant de la buse 25 comme un flux de gaz à vitesse élevée. En conséquence, après que le matériau ait été chauffé à température élevée par la bobine conductrice 51 à la position de chauffage 30k, il est évacué de la sortie 31 du deuxième passage 30 comme le flux de gaz à vitesse élevée.

Le flux de gaz à vitesse élevée fait accélérer la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique. Le flux de gaz à vitesse élevée circule de la chambre à haute pression 23 vers la buse 25. En résumé, la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est augmentée au niveau de la buse 25 par rapport à celle de la position de chauffage 30k devant être chauffée par la bobine conductrice 51. C'est-à-dire que conformément au présent mode de réalisation, l'énergie est donnée au matériau pour pulvérisation thermique d'une manière telle que la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est augmentée dans le pistolet 2, jusqu'à ce que le matériau atteigne l'objet 9.

La vitesse de projection étant augmentée, le matériau se heurte contre la surface 90 de l'objet 9 à une vitesse élevée. Il s'ensuit que le matériau pour pulvérisation thermique est plaqué sur la surface 90 de l'objet 9 pour former une couche pulvérisée de manière thermique 92. La vitesse de projection du matériau est décidée en fonction des sortes de matériaux pour pulvérisation thermique et des sortes d'amplificateurs de pression 72, par exemple, au-delà de 400 m/s, au-delà de 500 m/s, au-delà de 600 m/s, au-delà de 700 m/s, au-delà de 800 m/s ou au-delà de 900 m/s, au-dessous de 3000 km/s. La vitesse de projection du cas comportant le moyen d'augmentation de vitesse 7 peut être de 1 à 70 fois ou de 5 à 70 fois aussi grande que celle du cas ne comportant pas le moyen d'augmentation de vitesse 7.

Conformément au présent mode de réalisation, le moyen d'augmentation de vitesse 7 force le matériau pour pulvérisation thermique d'une manière telle que la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est augmentée jusqu'à ce que le matériau atteigne l'objet 9. En conséquence, le matériau pour pulvérisation thermique se heurte contre la surface 90 de l'objet 9 à une vitesse élevée. Ainsi, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique 92 est augmentée.

Conformément au présent mode de réalisation, la vitesse de projection du matériau accéléré est augmentée par rapport à celle de celui-ci à la position de chauffage 30k. En d'autres termes, la vitesse de projection du matériau à la position de chauffage 30k, avant l'accélération, est inférieure à celle du matériau après l'accélération. En conséquence, le présent mode de réalisation peut allonger le temps de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique à une plage de températures cibles, assurant de ce fait la capacité de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique.

La fig. 5 (A) représenté une photographie se rapportant à un échantillon de la couche pulvérisée de manière thermique formée sur l'objet 9. La fig. 5 (B) représente une photographie agrandie. Comme cela est représenté sur les fig. 5 (A) et 5(B), on comprendra que les particules du matériau accélérées à vitesse élevée empiètent sur la surface de l'objet d'une manière telle que les particules du matériau se situent à l'intérieur de la surface de l'objet. En conséquence, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique est améliorée. La raison en est l'accélération de la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique.

Le chauffage du matériau pour pulvérisation thermique est réalisé par la bobine conductrice 51 qui fonctionne comme moyen de chauffage par induction, la première source d'énergie. L'augmentation de la vitesse de projection du matériau est réalisée par le moyen d'augmentation de vitesse 7, la deuxième source d'énergie, étant différente de la première source d'énergie. En conséquence, le présent mode de réalisation permet que la bobine conductrice 51 pour chauffer le matériau soit commandée indépendamment du moyen d'augmentation de vitesse 7 pour accélérer le matériau. Ainsi, le présent mode de réalisation permet que l'accélération du matériau soit commandée indépendamment du chauffage du matériau.

En conséquence, ceci peut élargir une plage destinée à régler la température et la vitesse du matériau pour pulvérisation thermique par rapport à la pulvérisation thermique classique.

La fig. 3 représente un modèle de commande. Comme cela est représenté sur la fig. 3, le présent mode de réalisation permet que la température du matériau pour pulvérisation thermique soit ajustée entre la température "T1" représentant une basse température et la température "T2" représentant une température élevée. De même, le présent mode de réalisation permet que la vitesse du matériau pour pulvérisation thermique soit ajustée entre la vitesse "V1" représentant une basse vitesse et la vitesse "V2" représentant une vitesse élevée. En conséquence, le présent mode de réalisation est avantageux pour élargir une plage réglable de températures et de vitesses pour le matériau pour pulvérisation thermique, et pour obtenir la couche pulvérisée de manière thermique présentant les caractéristiques désirées.

Incidemment, "M1" de la fig. 4 représente une plage réglable de températures et de vitesses du matériau pour pulvérisation thermique dans le procédé de pulvérisation par plasma utilisé, la technique classique. "M2" de la fig. 4 représente une plage réglable de températures et de vitesses du matériau pour pulvérisation thermique dans la pulvérisation thermique HVOF (oxygène-carburant à vitesse élevée), la technique classique. Dans le procédé de pulvérisation par plasma classique, le chauffage et la projection du matériau pour pulvérisation thermique sont réalisés par une source d'énergie commune du jet de plasma.

Dans la pulvérisation thermique HVOF classique, le chauffage et la projection du matériau pour pulvérisation thermique sont réalisés par une source d'énergie commune de combustion de gaz, et la vitesse de projection des particules de la pulvérisation thermique HVOF est plus rapide que celle du procédé de pulvérisation par plasma.

Dans le procédé de pulvérisation par plasma classique, comme cela est représenté par "M1" de la fig. 4, la température du matériau pour pulvérisation thermique est abaissée, à mesure que la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est augmentée. De même, la température du matériau pour pulvérisation thermique est élevée à mesure que la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est abaissée. Dans le procédé de pulvérisation HVOF classique, comme cela est représenté par "M2" de la fig. 4, la température du matériau pour pulvérisation thermique est abaissée à mesure que la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est augmentée.

De même, la température du matériau pour pulvérisation thermique est élevée à mesure que la vitesse du matériau pour pulvérisation thermique est diminuée. Le procédé de pulvérisation par plasma et le procédé de pulvérisation thermique HVOF se rapportant aux techniques classiques présentent une limite pour élargir la plage réglable de températures et de vitesses de projection de matériau pour pulvérisation thermique.

Conformément au présent mode de réalisation, la bobine conductrice 51 chauffe le matériau ferreux pour pulvérisation thermique sous forme de poudre qui traverse le deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage. Conformément au chauffage par induction, lorsque la fréquence du courant alternatif de la bobine conductrice 51 est ajustée, la température de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique peut être facilement ajustée dans une plage considérable, comme cela est représenté sur les fig. 8 et 9. C'est-à-dire que le présent mode de réalisation peut facilement ajuster la température de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique dans une plage considérable de façon à améliorer la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique.

Dans ce moyen, le chauffage par induction est avantageux pour améliorer la propriété caractéristique telle que la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique.

On supprime le fait que le matériau pour pulvérisation thermique adhère à la surface interne du deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage 3, lorsque le courant est délivré à la bobine conductrice 51. Ce fait est confirmé sur la base du test des présents inventeurs. La raison est la suivante. La bobine conductrice 51 génère une force magnétique le long de la ligne de l'axe central du deuxième passage 30, à savoir le long de la ligne de l'axe central de la bobine conductrice 51. Ainsi, le matériau en poudre pour pulvérisation thermique circule facilement le long de la partie centrale dans la direction radiale du deuxième passage 30. Enfin, le voisinage de la sortie 31 du deuxième passage 30 constitue l'appareil de passage de poudre se rapportant au troisième aspect.

On expliquera le deuxième mode de réalisation en se référant à la fig. 6. Le deuxième mode de réalisation est fondamentalement similaire au premier mode de réalisation en construction, action et effet. On expliquera tout d'abord l'appareil de pulvérisation thermique du présent mode de réalisation. Comme cela est représenté sur la fig. 6, l'appareil de pulvérisation thermique contient: un élément formant un passage 1 destiné à former un passage à travers lequel passe le matériau en poudre ferreux pour pulvérisation thermique; un moyen de chauffage 5B destiné à chauffer le matériau en poudre ferreux qui est délivré à travers l'élément formant un passage 1, et un moyen d'augmentation de vitesse 7B.

Le moyen d'augmentation de vitesse 7B augmente la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique par rapport à la vitesse de projection à la position de chauffage basée sur le moyen de chauffage 5B.

L'élément formant un passage 1 se rapportant à l'appareil de pulvérisation thermique comporte un pistolet 2 fonctionnant comme premier élément formant un passage comportant un premier passage 20, et comme deuxième élément formant un passage 3 présentant une forme tubulaire et comportant un deuxième passage 30 pour délivrer le matériau.

Le deuxième élément formant un passage 3 raccorde un dispositif d'alimentation en poudre 8 au pistolet 2. Le dispositif d'alimentation en poudre 8 contient un conteneur 81 comportant une chambre de poudre 80, un matériau 82 sous forme de poudre pour pulvérisation thermique étant stocké dans le conteneur 81, et une partie de pression 83 destinée à augmenter une pression interne de la chambre de poudre 80. Lorsque la pression du gaz est appliquée à la chambre de poudre 80 du conteneur 81, le matériau en poudre stocké dans le conteneur 81 circule vers le pistolet 2 à travers le deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage 3.

Le moyen de chauffage 5B chauffe le matériau dans le deuxième passage 30 pour pulvérisation thermique en utilisant le faisceau laser qui est un faisceau d'énergie à haute densité montrant la première source d'énergie. Le moyen de chauffage 5B est formé par l'oscillateur laser qui décharge un faisceau laser 53 x avec une densité d'énergie élevée telle qu'un faisceau laser YAG et un faisceau laser CO2. Le trajet du faisceau laser 53 x , constituant un premier trajet, est raccordé à une position de chauffage 30k du deuxième passage 30. Ainsi, lorsque le matériau en poudre pour pulvérisation thermique traverse le deuxième passage 30 du deuxième élément formant un passage 3, il est chauffé par le faisceau laser 53 x (premier trajet) déchargé par le moyen de chauffage 5B a la plage de températures cibles.

Le moyen d'augmentation de vitesse 7B est constitué pour utiliser une pression de gaz devant être augmentée par le faisceau laser 53y (un autre trajet) séparé du faisceau laser 53 x correspondant à la première source d'énergie. C'est-à-dire que le moyen d'augmentation de vitesse 7B contient un diviseur de faisceau 55, un conteneur 56 contenant une substance d'évaporation 57 (il s'agit généralement d'un liquide pour vaporisation), et une pompe 58. Le diviseur de faisceau 55 divise le faisceau laser 53y du faisceau laser 53 x afin d'envoyer le faisceau laser 53y vers une partie de rayonnement 23w dans la chambre à haute pression 23 du pistolet 2.

La pompe 58 fonctionne comme moyen d'alimentation en substance d'évaporation qui délivre de manière continue la substance d'évaporation 57 à la partie de rayonnement 23w dans la chambre à haute pression 23 du pistolet 2 au moyen d'une ligne d'alimentation 58a. La substance d'évaporation 57 peut être formée en dispersant de fines particules dans le liquide. Le liquide peut être au moins l'un parmi de l'eau, de alcool, des solvants organiques, etc. Les fines particules présentent une bonne capacité d'absorption par rapport au faisceau laser. Les fines particules, telles que des particules de carbone, peuvent être formées d'une substance présentant une bonne capacité d'absorption par rapport au faisceau laser.

Lorsque la substance d'évaporation 57 est exposée au rayonnement avec le faisceau laser 53y (un autre trajet), elle est gazéifiée en un instant.

Conformément au présent mode de réalisation, la pompe 58 délivre la substance d'évaporation 57 à la partie de rayonnement 23w disposée dans la chambre à haute pression 23 du pistolet 2 au moyen de la ligne d'alimentation 58a. La partie de rayonnement 23w dans le pistolet 2 est exposée au rayonnement avec le faisceau laser 53y qui est divisé par le diviseur de faisceau 55 comme un autre trajet. La substance d'évaporation 57 inclut les fines particules présentant une bonne capacité d'absorption par rapport au faisceau laser, et elle est gazéifiée en un instant à une température élevée.

Conformément au présent mode de réalisation, la pompe 58 délivre la substance d'évaporation 57 de manière continue à la partie de rayonnement 23w de la chambre à haute pression 23, et le faisceau laser 53y étant divisé par le diviseur de faisceau 55 est déchargé de manière continue vers la substance d'évaporation 57 dans la partie de rayonnement 23w de la chambre à haute pression 23. Ainsi, la substance d'évaporation 57 est gazéifiée de manière continue pour générer le flux de gaz à vitesse élevée dans la chambre à haute pression 23. Le flux de gaz à vitesse élevée est soufflé vers l'avant à partir de la buse 25 au moyen du premier passage 20 du pistolet 2. Ceci donne de l'énergie au matériau pour pulvérisation thermique évacué de la sortie 31 du deuxième passage 30.

En conséquence, ceci accélère la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique évacué de la sortie 31 du deuxième passage 30. Il s'ensuit que ceci augmente la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique évacué de la sortie 31 du deuxième passage 30 par rapport à celle de la position de chauffage 30k.

Ainsi, le matériau se heurte contre la surface 90 de l'objet 9 à une vitesse élevée pour être plaqué. En conséquence, la couche pulvérisée de manière thermique 92 est formée sur la surface 90 de l'objet 9. Conformément au présent mode de réalisation, le moyen d'augmentation de vitesse 7B oblige le matériau pour pulvérisation thermique à accélérer d'une manière telle que la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique augmente jusqu'à ce que le matériau atteigne l'objet 9. En conséquence, le matériau pour pulvérisation thermique se heurte contre la surface 90 de l'objet 9 à une vitesse élevée. Ainsi, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique 92 est augmentée.

Conformément au présent mode de réalisation, la vitesse de projection du matériau accéléré est augmentée par rapport à celle de la position de chauffage 30k. En d'autres termes, la vitesse de projection du matériau à la position de chauffage 30k, avant l'accélération, est inférieure à celle du matériau juste après l'accélération. En conséquence, le présent mode de réalisation peut allonger le temps de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique à une plage de températures cibles, assurant de ce fait la capacité de chauffage du matériau pour pulvérisation thermique.

Ensuite, on expliquera des exemples réalisés par les présents inventeurs.

La fig. 7 montre l'appareil de passage de poudre se rapportant à l'Exemple 1. Dans l'Exemple 1, un tube en silice 95 est disposé verticalement et coaxialement par rapport à la région centrale d'une bobine conductrice 51, et la bobine conductrice 51 est placée verticalement pour agir comme bobine de chauffage par induction. Le tube en silice 95 constitue un élément formant un passage. Dans cette condition, les présents inventeurs: font tomber de la poudre métallique naturellement dans un entonnoir 96 disposé au niveau d'un côté supérieur de la bobine conductrice 51; et mesurent la température de la poudre métallique, à savoir, le matériau pour pulvérisation thermique évacué d'une extrémité inférieure du tube en silice 95 en utilisant un dispositif de mesure 97.

Le dispositif de mesure 97 mesure la température et la vitesse de projection des particules.

Dans l'Exemple 1, les présents inventeurs changent la fréquence du courant alternatif de la bobine conductrice 51 dans une plage allant de 10 kHz à 10 000 kHz (10 MHz). La poudre métallique est un alliage de fer-carbone présentant une conductivité et une perméabilité magnétique, présentant un contenu en carbone de 1% en masse (1% en poids), et présentant une taille de particules de 50 à 90 mu m.

La fig. 8 montre le résultat du test. Comme cela est représenté sur la fig. 8, avec l'augmentation de la fréquence du courant alternatif qui est délivré à la bobine conductrice 51, la température des particules de poudre évacuée de l'extrémité inférieure du tube en silice 95 devient une température élevée. Concrètement, la température des particules de poudre est d'environ 300 DEG C lorsque la fréquence est de 100 kHz. La température des particules de poudre est d'environ 1000 DEG C lorsque la fréquence est de 400 kHz. La température des particules de poudre dépasse 2000 DEG C lorsque la fréquence est de 10 000 kHz. On comprendra que la fréquence du courant alternatif de la bobine conductrice 51 est préférable au-delà de 400 kHz ou de 1000 kHz pour élever la température des particules sur la base du résultat de la fig. 8.

Dans l'Exemple 1, les présents inventeurs confirment que la poudre métallique circule le long de l'axe central du tube en silice 95 dans le cas où le courant est délivré à la bobine conductrice 51 par rapport au cas où le courant n'est pas délivré à la bobine conductrice 51. Lorsqu'un courant continu est délivré à la bobine conductrice 51, on obtient l'effet similaire.

Dans l'exemple 2, un tube en carbone est utilisé à la place du tube en silice 95 sur la fig. 7, les présents inventeurs mesurent la température de la poudre évacuée de l'extrémité inférieure du tube en carbone en utilisant le dispositif de mesure 97. Les présents inventeurs changent la fréquence du courant alternatif dans une plage allant de 10 kHz à 10 000 kHz (10 MHz). La bobine conductrice 51 est disposée verticalement, comportant une ligne d'axe central positionnée perpendiculairement. La poudre métallique de l'Exemple 2 est la même que celle de l'Exemple 1.

La fig. 9 montre le résultat du test. Comme cela est représenté sur la fig. 9, avec l'augmentation de la fréquence du courant alternatif délivré à la bobine conductrice 51, la température des particules de poudre devient une température élevée. Concrètement, la température des particules de poudre est d'environ 400 DEG C lorsque la fréquence est de 100 kHz. La température des particules de poudre est d'environ 1500 à 1600 DEG C lorsque la fréquence est de 400 kHz. La température des particules de poudre est d'environ 2000 DEG C lorsque la fréquence est de 2000 kHz. La température des particules de poudre dépasse 3000 DEG C lorsque la fréquence dépasse 3000 kHz. A partir de la fig. 9, on comprendra que la fréquence est préférable au-delà de 400 kHz ou de 1000 kHz pour élever la température des particules de poudre.

Dans l'Exemple 2, le tube en carbone destiné à délivrer la poudre métallique est placé dans la région centrale de la bobine conductrice 51. Ainsi, le tube en carbone est chauffé par induction à une température élevée de luminance ou de blanc. C'est-à-dire qu'en fonction de la fréquence et de l'énergie électrique, la température du tube en carbone elle-même atteint au-delà de 1000 K, 1500 K, 2000 K ou 2500 K. En conséquence, la poudre métallique n'est pas seulement chauffée par chauffage par induction en raison de la bobine conductrice 51, mais également chauffée par rayonnement du fait du tube en carbone chauffé de façon à augmenter efficacement le chauffage.

Les présents inventeurs ont recherché une relation entre la pression du gaz devant la "buse de Laval" et la vitesse du gaz soufflé de la "buse de Laval", sur la base du calcul. La fig. 10 montre ce résultat. Sur la fig. 10, la ligne caractéristique "SHe" montre le résultat en utilisant de l'hélium, et la ligne caractéristique "SAir" montre le résultat en utilisant de l'air. Comme cela est représenté au niveau de la ligne caractéristique "SAir" de la fig. 10, la vitesse du gaz est d'environ 500 m/s lorsque l'air est utilisé, la vitesse du gaz est d'environ 500 m/s lorsque la pression du gaz est de 1 MPa. La vitesse du gaz est d'environ 600 m/s lorsque la pression du gaz est de 3 MPa.

Toutefois, comme cela est représenté au niveau de la ligne caractéristique "SHe" de la fig. 10, en utilisant de l'hélium, lorsque la pression du gaz est de 0,5 MPa, la vitesse du gaz est une vitesse considérablement élevée, dépassant 1000 m/s. De plus, comme cela est représenté au niveau de la ligne caractéristique "SHe" de la fig. 10, la vitesse du gaz dépasse 1300 m/s lorsque la pression du gaz est de 1 MPa, et la vitesse du gaz dépasse 1400 m/s lorsque la pression du gaz est de 2 MPa. On appréciera que l'hélium est plus efficace que l'air pour augmenter la vitesse du gaz.

Les présents inventeurs ont cherché une relation entre la vitesse et la température du gaz soufflé de la "buse de Laval" sur la base du calcul. La fig. 11 montre ce résultat. Sur la fig. 11, la ligne caractéristique "PHe" montre le résultat en utilisant l'hélium, et la ligne caractéristique "PAir" montre le résultat en utilisant de l'air. La vitesse du gaz soufflé de la buse augmente graduellement lorsque la température du gaz est élevée, comme cela est représenté à partir des lignes caractéristiques "PAir" et "PHe" de la fig. 11. En conséquence, on appréciera que la température élevée du gaz est efficace pour augmenter la vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique.

Comme cela est représenté au niveau de la ligne caractéristique "PAir" de la fig. 11, en utilisant de l'air, lorsque la température du gaz est de 400 à 800 K, la vitesse du gaz est de 600 m/s à 900 m/s. Toutefois, en utilisant de l'hélium présentant un poids moléculaire faible, comme cela est représenté au niveau de la ligne caractéristique "PHe" de la fig. 11, lorsque la température du gaz est de 400 K, la vitesse du gaz dépasse 1500 m/s, étant une vitesse élevée. Comme cela est représenté au niveau de la ligne caractéristique "PHe" de la fig. 11, lorsque la température du gaz est de 600 K, la vitesse du gaz dépasse 2000 m/s, étant une vitesse élevée. Lorsque la température du gaz est de 800 K, la vitesse du gaz dépasse 2100 m/s, étant une vitesse élevée.

De même, la ligne caractéristique "PHVOF" sur la fig. 11 montre la vitesse du gaz du procédé de pulvérisation thermique HVOF classique. Comme on le comprendra à partir de la comparaison entre les lignes caractéristiques "PHe" et "PHVOF" sur la fig. 11, en utilisant de l'hélium, lorsque la température du gaz est au-delà de 400 K, la vitesse du gaz est plus élevée que celle du procédé HVOF classique.

De plus, les présents inventeurs: sélectionnent respectivement un gaz parmi le groupe composé de l'hydrogène (H 2 ), de l'hélium (He), de l'azote (N 2 ), de l'air, de l'oxygène (O 2 ), de l'argon (Ar); et cherchent la vitesse du gaz à une température de 300 K, pour être soufflé de la buse du pistolet 2, sur la base du calcul. La fig. 12 montre ces résultats. Comme cela est représenté sur la fig. 12, la vitesse du gaz est élevée lorsque le poids moléculaire du gaz est petit. On appréciera que l'hélium, présentant un faible poids moléculaire, est efficace dans l'augmentation de la vitesse de projection du matériau en poudre pour pulvérisation thermique.

Les présents inventeurs réalisent la pulvérisation thermique réellement basée sur les conditions représentées sur le tableau 1. Dans ce cas, l'objet comporte une surface polie, et est préchauffé à 100 DEG C. Tableau 1

<tb><TABLE> Columns = 1 <tb><SEP> Exemple comparatif La température des particules et la vitesse des particules dans l'exemple comparatif!z sont similaires à celles de la pulvérisation thermique de jet de plasma utilisée comme technique classique. <tb><SEP> Exemple comparatif La température des particules et la vitesse des particules dans l'exemple comparatif sont similaires celles de la pulvérisation thermique HVOF utilisée comme technique classique. <tb><SEP> Exemple comparatif La température des particules et la vitesse des particules dans l'exemple comparatif sont inférieures à celles de la pulvérisation thermique de jet de plasma et la pulvérisation thermique HVOF utilisées comme techniques classiques.

<tb><SEP> Exemple comparatif 4 La température des particules est supérieure dans l'exemple comparatif 4 que celle de la pulvérisation thermique de jet de plasma et de la pulvérisation thermique HVOF utilisées comme techniques classiques, et la vitesse des particules est inférieure dans l'exemple comparatif 4à celle de la pulvérisation thermique de jet de plasma et de la pulvérisation thermique HVOF. <tb><SEP> Présent mode de réalisation 5 La température des particules et la vitesse des particules dans le présent mode de réalisation 5sont supérieures à celles de la pulvérisation thermique de jet de plasma et la pulvérisation thermique HVOF utilisées comme techniques classiques.

<tb><SEP> Présent mode de réalisation 6 La température de particules est inférieure dans le présent mode de réalisation 6 à celle de la pulvérisation thermique de jet de plasma et de la pulvérisation thermique HVOF utilisées comme techniques classiques, et la vitesse des particules est supérieure dans le présent mode de réalisation 6à celle de la pulvérisation thermique de jet de plasma et de la pulvérisation thermique HVOF. <tb></TABLE>

La fig. 13 montre les conditions de test du tableau 1. Comme cela est représenté sur la fig. 13, dans la condition de test , la température des particules dans la pulvérisation thermique est d'environ 2800 K et la vitesse des particules est d'environ 240 m/s. Dans la condition de test ,la température des particules est d'environ 2000 K et la vitesse des particules est d'environ 400 m/s. Dans la condition de test , la température des particules est d'environ 1800 K et la vitesse des particules est d'environ 200 m/s. Dans la condition de test 4,la température des particules est d'environ 3400 K et la vitesse des particules est d'environ 160 m/s. Les conditions de test à 4correspondent aux exemples comparatifs. La vitesse des conditions de test 5et 6doit être une vitesse élevée, correspondant au présent mode de réalisation.

Dans la condition de test 5,la température des particules est aussi élevée que 3600 K, étant une température élevée, et la vitesse des particules est aussi élevée que 620 m/s. Dans la condition de test 6se rapportant au présent mode de réalisation, la température des particules est aussi basse qu'en dessous de 1000 K, et la vitesse des particules est aussi élevée qu'environ 780 m/s. La température des particules et la vitesse des particules sont obtenues par le dispositif de mesure 97, à savoir, un dispositif destiné à mesurer la température et la vitesse des particules de pulvérisation thermique.

De plus, les présents inventeurs mesurent la porosité par un traitement d'image dans un microscope laser et la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique formée sur la base du tableau 1 et de la fig. 13. Dans ce cas, l'objet 9 est composé d'un alliage d'aluminium (JIS-AC2C), et le matériau pour pulvérisation thermique est composé d'une poudre en alliage de fer-carbone (carbone: 1% en masse) produit par l'atomisation du gaz pour présenter une épaisseur de 0,2 mm.

En mesurant la résistance d'adhérence, les présents inventeurs utilisent des spécimens de test recouverts de la couche pulvérisée de manière thermique, ajoutent une force externe à la couche pulvérisée de manière thermique par un poinçon le long d'une interface entre la couche pulvérisée de manière thermique et l'objet 9, et obtiennent une résistance d'adhérence basée sur la force externe lorsque la couche pulvérisée de manière thermique est exfoliée. La fig. 14 montre le résultat du test de porosité. La fig. 15 montre le résultat du test de résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique.

Comme cela est représenté sur la fig. 14, les conditions de test , et 4se rapportant aux exemples comparatifs montrent une porosité aussi importante qu'au-delà de 8%. La condition de test montre la porosité aussi importante qu'au-delà de 20%, la vitesse des particules étant lente et la température des particules étant basse. Les conditions de test 5et 6se rapportant au présent mode de réalisation montrent une porosité aussi faible que 2% ou moins, la couche pulvérisée de manière thermique étant de structure fine du fait que la vitesse de la pulvérisation thermique est rapide.

De même, comme cela est représenté sur la fig. 15, comme pour les conditions de test , , et 4se rapportant à l'exemple comparatif, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique n'est pas satisfaite. Comme pour là condition de test ,la résistance d'adhérence est aussi basse qu'environ 34 MPa, la vitesse des particules étant lente et la température des particules étant basse. Comme pour les conditions de test 5et 6se rapportant au premier mode de réalisation, la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique dépasse 100 MPa, ce qui est élevé. La vitesse des particules est élevée.

Comparée aux conditions de test 5et 6se rapportant au présent mode de réalisation, la condition de test 6montre une excellente résistance d'adhérence qui est proche de celle de la condition de test 5,bien que la température des particules soit aussi basse qu'environ 800 K. A partir de ce fait, l'augmentation de la vitesse de projection du matériau en poudre pour pulvérisation thermique est efficace pour augmenter la résistance d'adhérence de la couche pulvérisée de manière thermique.

Les présents inventeurs cherchent la dureté de la couche pulvérisée de manière thermique formée sur la base des conditions du tableau 1 et de la fig. 13, en utilisant le test de dureté de Vickers (charge: 0,098 N (10 gf)). Dans ce cas, le matériau pour pulvérisation thermique est une poudre d'alliage de fer et de carbone (carbone: 1% en masse) produite par atomisation de l'eau. Le matériau avant pulvérisation thermique présente une organisation formée d'une structure bainitique, et une dureté d'environ Hv600. La fig. 16 montre le résultat de dureté de la couche pulvérisée de manière thermique. Dans le cas de la couche pulvérisée de manière thermique produite dans la condition de test 6se rapportant au présent mode de réalisation, la dureté de la couche pulvérisée de manière thermique dépasse Hv500.

La raison pour laquelle la dureté dépasse Hv500 est la suivante: dans le cas de la couche pulvérisée de manière thermique produite dans la condition de test 6,malgré une vitesse des particules aussi élevée qu'au-delà de 700 m/s, puisque les températures des particules sont aussi basses qu'environ 800 K, la poudre de pulvérisation thermique n'est pas mélangée pour maintenir facilement une organisation et des caractéristiques avant pulvérisation thermique.

Il est également possible d'obtenir une nouvelle vision de la technique à partir de la description mentionnée précédemment. - La vitesse de projection du matériau pour pulvérisation thermique est au-delà de 600 m/s, au-delà de 700 m/s ou au-delà de 800 m/s. - La résistance d'adhérence (résistance d'adhérence au cisaillement) de la couche pulvérisée de manière thermique est au-delà de 90 MPa, au-delà de 100 MPa, au-delà de 110 MPa ou au-delà de 120 MPa. - La température des particules du matériau pour pulvérisation thermique est au-delà de 2000 K, et la vitesse des particules du matériau pour pulvérisation thermique est au-delà de 600 m/s, au-delà de 700 m/s ou au-delà de 800 m/s.

- La température des particules du matériau pour pulvérisation thermique est au-delà de 3000 K, et la vitesse des particules du matériau pour pulvérisation thermique est au-delà de 600 m/s, au-delà de 700 m/s ou audelà de 800 m/s. - La température des particules du matériau pour pulvérisation thermique est au-dessous de 1500 K ou au-dessous de 1000 K, et la vitesse des particules du matériau pour pulvérisation thermique est au-delà de 600 m/s, au-delà de 700 m/s ou au-delà de 800 m/s. - Un pistolet pour pulvérisation thermique comprenant: un passage pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique, et une chambre à haute pression pour augmenter la vitesse de projection du matériau chauffé pour pulvérisation thermique.

- Un appareil de pulvérisation thermique comprenant: (1) un pistolet comportant un passage pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique, et une chambre à haute pression pour augmenter la vitesse de projection du matériau chauffé pour pulvérisation thermique; (2) un moyen d'alimentation en substance d'évaporation pour délivrer une substance d'évaporation à une partie de rayonnement de faisceau; et (3) un moyen de chauffage pour décharger un faisceau d'énergie à haute densité (faisceau laser) vers la substance d'évaporation délivrée à la partie de rayonnement de faisceau dans la chambre à haute pression pour faire évaporer la substance d'évaporation en un temps court. - Un pistolet pour pulvérisation thermique comprenant: un passage pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique;

un moyen de chauffage pour chauffer le matériau pour pulvérisation thermique; et une chambre à haute pression pour augmenter la vitesse de projection du matériau chauffé pour pulvérisation thermique. - Un pistolet pour pulvérisation thermique comprenant: un passage pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique; un moyen de chauffage par induction pour chauffer par induction le matériau pour pulvérisation thermique dans le passage ou après qu'il ait traversé le passage. - Un pistolet pour pulvérisation thermique comprenant:

un passage pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique, une bobine d'induction pour chauffer par induction le matériau pour pulvérisation thermique dans le passage ou après qu'il ait traversé le passage. - Un appareil de passage de poudre destiné à délivrer de la poudre, comprenant: une bobine conductrice présentant une conductivité, et comportant un axe et une pluralité de boucles disposées coaxialement par rapport à l'axe; un élément formant un passage disposé le long de l'axe de la bobine conductrice et dans la bobine conductrice pour délivrer le matériau pour pulvérisation thermique;

et dans lequel la bobine conductrice génère une force magnétique le long de la ligne de l'axe central du passage, le matériau en poudre pour pulvérisation thermique présentant une perméabilité circule de ce fait le long de la partie centrale dans une direction radiale du passage.

Claims

1. Procédé de pulvérisation thermique destiné à produire une couche pulvérisée de manière thermique en chauffant un matériau pour pulvérisation thermique, en projetant le matériau vers une surface d'un objet, et en plaquant le matériau sur la surface de l'objet, comprenant les étapes consistant à: préparer un moyen d'augmentation de vitesse (7, 7B) destiné à ajouter de l'énergie cinétique au matériau pour augmenter une vitesse de projection du matériau; et ajouter de l'énergie cinétique au matériau par le moyen d'augmentation de vitesse (7, 7B) d'une manière telle qu'une vitesse de projection du matériau augmente jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface (90) de l'objet (9).

2.

Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, dans lequel l'ajout d'énergie cinétique pour augmenter la vitesse de projection du matériau est réalisé après le chauffage du matériau pour pulvérisation thermique.

3. Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, dans lequel le chauffage du matériau est réalisé par une première source d'énergie (5) capable de chauffer le matériau pour pulvérisation thermique, et l'ajout de l'énergie cinétique pour augmenter la vitesse de projection du matériau est réalisé par une deuxième source d'énergie (7) constituant le moyen d'augmentation de vitesse destiné à ajouter de l'énergie cinétique au matériau, la deuxième source d'énergie (7) étant indépendante de la première source d'énergie (5).

4.

Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, utilisant une première source d'énergie (5B.) comportant un premier trajet (53x) et un second trajet (53y) pour transmettre son énergie, le second trajet (53y) constituant le moyen d'augmentation de vitesse (7B) destiné à ajouter l'énergie cinétique au matériau; et dans lequel le chauffage du matériau est réalisé par le premier trajet (53x) de la première source d'énergie (5B) et l'ajout de l'énergie cinétique pour augmenter la vitesse de projection de matériau est réalisé par le second trajet (53y) de la première source d'énergie.

5.

Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 3, dans lequel la première source d'énergie (5) destinée à chauffer le matériau est constituée d'un appareil de chauffage par induction basé sur le courant alternatif présentant une haute fréquence.

6. Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'augmentation de vitesse (7) augmente la vitesse de projection du matériau en utilisant une pression de gaz de gonflement provoquée par dilatation d'un gaz ou par évaporation d'un liquide.

7.

Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'augmentation de vitesse (7B) inclut un appareil laser pour décharger un faisceau laser qui augmente la vitesse de projection du matériau en se déchargeant vers un liquide présentant une capacité d'absorption par rapport au faisceau laser de façon à évaporer le liquide pour générer une pression de gaz de gonflement.

8.

Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'augmentation de vitesse (7B) inclut: un pistolet (2) comportant une chambre à haute pression (23) contenant une partie de rayonnement (23w) exposée au rayonnement d'un faisceau laser; un diviseur de faisceau (55) destiné à diviser le faisceau laser d'un faisceau laser principal afin d'envoyer le faisceau laser divisé (53y) vers la partie de rayonnement (23w) de la chambre à haute pression (23); un conteneur (56) destiné à contenir une substance d'évaporation (57), et un moyen d'alimentation (58) destiné à délivrer la substance d'évaporation (57) du conteneur (56) vers la partie de rayonnement (23w) de la chambre à haute pression (23);

et dans lequel la substance d'évaporation (57) délivrée à la partie de rayonnement (23w) est exposée au rayonnement du faisceau laser pour générer une pression de gaz de gonflement dans la chambre à haute pression (23).

9. Procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, dans lequel le moyen d'augmentation vitesse (7) inclut: un pistolet (2) comportant une chambre à haute pression (23); une section de stockage de gaz (70) destinée à stocker un gaz; un compresseur (71) raccordé à la section de stockage de gaz (70) destiné à compresser le gaz délivré de la section de stockage de gaz (70); et un amplificateur de pression (72) raccordé au compresseur (71) destiné à amplifier la pression du gaz compressé par le compresseur (71); et dans lequel le gaz sous haute pression est délivré à la chambre à haute pression (23).

10.

Appareil de pulvérisation thermique pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant: un élément formant un passage (1) comportant un passage (30) à travers lequel passe le matériau pour pulvérisation thermique; un moyen de chauffage (5, 5B) destiné à chauffer le matériau traversant l'élément formant un passage (1) ou après qu'il ait traversé l'élément formant un passage (1); et un moyen d'augmentation de vitesse (7, 7B) destiné à ajouter de l'énergie cinétique au matériau pour pulvérisation thermique afin d'augmenter la vitesse de projection du matériau jusqu'à ce que le matériau atteigne la surface (90) de l'objet (9).

11.

Appareil de pulvérisation thermique selon la revendication 10, dans lequel le moyen de chauffage (7) comprend une bobine conductrice (51) présentant une conductivité, et comportant un axe et une pluralité de boucles disposées essentiellement coaxialement par rapport à l'axe; et dans lequel l'élément formant un passage (1) est disposé le long de l'axe de la bobine conductrice.

12. Appareil de pulvérisation thermique selon la revendication 11, dans lequel la bobine conductrice (51) entoure au moins des parties de l'élément formant un passage (1) pour chauffer le matériau pour pulvérisation thermique par induction.

13.

Appareil de pulvérisation thermique selon la revendication 10, dans lequel le moyen d'augmentation de vitesse (7) augmente la vitesse de projection du matériau en utilisant une pression de gaz de gonflement obtenue en dilatant un gaz ou en évaporant un liquide.

14. Appareil de pulvérisation thermique selon la revendication 10, dans lequel le moyen d'augmentation de vitesse (7B) inclut un appareil laser destiné à décharger un faisceau laser qui augmente la vitesse de projection du matériau en déchargeant le faisceau laser vers un liquide pour générer une pression de gaz de gonflement.

15.

Appareil de pulvérisation thermique selon la revendication 10, dans lequel le moyen d'augmentation de vitesse (7) inclut: un pistolet (2) comportant une chambre à haute pression (23); une section de stockage de gaz (70) destinée à stocker un gaz; un compresseur (71) raccordé à la section de stockage de gaz (70) pour compresser le gaz délivré de la section de stockage de gaz (70); et un amplificateur de pression (72) raccordé au compresseur (71) destiné à amplifier la pression du gaz compressé par le compresseur (71) pour délivrer le gaz sous haute pression à la chambre à haute pression (23) pour obtenir une pression élevée dans la chambre à haute pression (23) pour augmenter la vitesse de projection du matériau.

16.

Appareil de pulvérisation thermique selon la revendication 10, dans lequel le moyen de chauffage (5) est constitué d'un appareil de chauffage par induction.

17. Appareil de passage de poudre destiné à délivrer de la poudre en tant que matériau pour le procédé de pulvérisation thermique selon la revendication 1, comprenant: une bobine conductrice (51) présentant une conductivité, et comportant un axe et une pluralité de boucles disposées essentiellement coaxialement par rapport à l'axe; et un élément formant un passage (1) disposé le long de l'axe de la bobine conductrice (51) et dans la bobine conductrice pour délivrer un matériau pour la pulvérisation thermique.