JP2001115248A - 溶射方法、溶射装置及び粉末通路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶射膜の密着強度の改善に貢献できる溶射方
法、溶射装置を提供することを課題とする。 【解決手段】溶射用材料８２を加熱すると共に対象物９
に向けて吹き付けることにより、溶射用材料を対象物に
堆積させて溶射膜９２を形成する溶射方法である。溶射
用材料が対象物９に到達するまでに、速度増加手段７に
より溶射用材料の飛翔速度が増加するように溶射用材料
にエネルギを付与する。溶射装置は、溶射方法の実施に
直接使用することができるものであり、溶射用材料が通
過する通路３０，２０を形成する通路形成部材１と、通
路３０を通過中のまたは通路３０を通過した溶射用材料
を加熱する加熱手段５と、加熱手段５で加熱した溶射用
材料の飛翔速度を加熱時よりも増加させる速度増加手段
７とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶射膜の密着強度を
高める溶射方法、溶射装置及び粉末通路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、産業界においては、溶射用材料を
加熱すると共に対象物に向けて吹き付けることにより、
溶射用材料を対象物に堆積させて溶射膜を形成する溶射
方法が知られている。溶射方法によれば、溶射膜によ
り、対象物の耐摩耗性を向上させたり、耐食性を向上さ
せたりすることができる。

【０００３】また溶射方法としては、特開昭６３−６６
９００号公報、特開平５−５８９３号公報に開示されて
いるように、溶射用材料を飛翔させるエネルギ源を設け
ると共に、溶射用材料を飛翔させるエネルギ源とは独立
させて、溶射用材料を加熱するエネルギ源であるレーザ
ビーム源を設ける技術が開示されている。この公報技術
によれば、溶射用材料を対象物に向けて飛翔させると共
に、レーザビームを対象物の被溶射面とほぼ並行に照射
し、このレーザビームによって溶射用材料を加熱してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の溶射方法におい
ては、加熱された溶射用材料の飛翔速度は、対象物に近
づくにつれて低下する。上記した公報に係る溶射技術に
ついても同様に、溶射用材料の飛翔速度は、対象物に近
づくにつれて低下する。このため他の溶射条件を改善し
たとしても、溶射膜の密着強度の向上には限界がある。

【０００５】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、第１発明は溶射膜の密着強度の改善に貢献でき
る溶射方法を提供することを課題とする。また、第２発
明は上記した溶射方法の実施に直接使用することがで
き、溶射膜の密着強度の改善に貢献できる溶射装置を提
供することを課題とする。更に第３発明は上記した溶射
方法の実施に直接使用することができ、粉末の詰まりを
抑えるのに有利な粉末通路装置を提供することを課題と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る溶射方法
は、溶射用材料を加熱すると共に対象物に向けて吹き付
けることにより、溶射用材料を対象物に堆積させて溶射
膜を形成する溶射方法において、溶射用材料が対象物に
到達するまでに、速度増加手段により溶射用材料の飛翔
速度が増加するように溶射用材料にエネルギを付与する
ことを特徴とするものである。

【０００７】第２発明に係る溶射装置は、第１発明に係
る溶射方法の実施に直接使用することができるものであ
り、溶射用材料が通過する通路を形成する通路形成部材
と、通路を通過中のまたは前記通路を通過した溶射用材
料を加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱した溶射用材
料の飛翔速度を加熱時よりも増加させる速度増加手段と
を具備することを特徴とするものである。

【０００８】第３発明に係る粉末通路装置は、第１発明
に係る溶射方法の実施に直接使用することができるもの
であり、導電性をもつ複数の環状部を備えた導電コイル
と、導電コイルの環状部の中心軸線に沿って配置され粉
末状の材料が通過する通路を形成する通路形成部材とを
具備することを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】前述したように、第１発明に係る
溶射方法によれば、溶射用材料が対象物に到達するまで
に、溶射用材料の飛翔速度が増加するように、速度増加
手段により溶射用材料にエネルギを付与する。溶射用材
料の飛翔速度が増加すれば、溶射用材料が対象物に高速
で衝突するようになり、対象物に対する溶射用材料の密
着性が向上し、これにより溶射膜の密着強度を改善する
ことができる。

【００１０】好ましい形態によれば、溶射用材料を加熱
した後に、速度増加手段により溶射用材料の飛翔速度を
増加させる。即ち、溶射用材料を加熱する加熱位置を溶
射用材料が通過した後に、溶射用材料の飛翔速度を増加
させる。このように溶射用材料の飛翔速度を増加させる
前に加熱すれば、溶射用材料を加熱する時間を確保する
ことができる。

【００１１】あるいは第１発明に係る溶射方法によれ
ば、溶射用材料を加熱している間に、溶射用材料の飛翔
速度を増加させる形態とすることもできる。場合によっ
ては、溶射用材料の加熱が制約されるものの、溶射用材
料の加熱前に、溶射用材料の飛翔速度を増加させる形態
とすることもできる。

【００１２】溶射用材料としては、対象物に向けて飛翔
しているときには、一般的には、粒子の形態である。粒
子の形態としては、一般的には、固体粒子の形態、一部
溶融している固体粒子の形態、あるいは、溶融状粒子の
形態となる。なお、溶射処理する前における溶射用材料
の形態としては、粉末状でも良いし、ワイヤ状、棒状で
も良い。溶射処理する前における溶射用材料の形態が粉
末状である場合には、平均粒径は適宜選択できるが、上
限値は例えば１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５
００μｍにでき、下限値は１μｍ、１０μｍ、４０μｍ
にできる。従って平均粒径は１〜５００μｍ、１０〜３
００μｍ、４０〜２００μｍににできる。但しこれらに
限定されるものではない。

【００１３】溶射用材料の材質は金属系が好ましい。特
に金属粉末が好ましい。溶射用材料が金属系であれば、
導電性をもつ。また、多くの金属は良好な透磁性をも
つ。金属は、常温域で、強磁性体でも良いし、常磁性体
でも良い。具体的には、溶射用材料を構成する金属とし
ては、鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼等の鉄系を
採用することができるが、アルミニウム、アルミニウム
合金、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル系、チタン、チ
タン合金等の少なくとも１種で形成された非鉄系にする
こともできる。

【００１４】場合によっては、溶射用材料を構成する材
質としては、セラミックス系、セラミックスと金属との
混合物であるサーメット系を採用することもできる。セ
ラミックスとしては酸化物系、窒化物系、炭化物系、ホ
ウ化物系にでき、具体的にはアルミナ、シリカ、マグネ
シア、炭化珪素、窒化珪素、ホウ化チタン等の少なくと
も１種を採用できる。溶射用材料がセラミックス系であ
る場合であっても、溶射用材料が対象物に到達するまで
の間において、溶射用材料の飛翔速度が増加するように
溶射用材料にエネルギを付与すれば、対象物に衝突する
溶射用材料の衝突速度が増加するため、溶射膜の密着強
度の改善に有利となる。

【００１５】なお、溶射用材料がセラミックス系である
場合には、金属の場合と異なり、導電性を実質的にもた
ないため、溶射用材料の後述する誘導加熱性は期待でき
ない。このとき溶射用材料が通過する通路を、例えばカ
ーボン管で構成することにより、カーボン管が誘導過熱
され、その輻射熱で材料を加熱することができる。

【００１６】好ましい形態によれば、溶射用材料の加熱
は、第１のエネルギ源を用いて行われ、溶射用材料の増
加は、第１のエネルギ源とは異なる第２のエネルギ源、
または第１のエネルギ源から溶射用材料の加熱とは別の
経路で供給されるエネルギを用いて行われる形態を採用
することができる。第１のエネルギ源としては、溶射用
材料を加熱できるものであれば特に限定されず、燃料
（アセチレンやプロパン等）−酸素の燃焼炎を生成する
燃焼炎生成手段、プラズマ炎を発生させるプラズマ炎発
生手段、レーザビームを発生するレーザ発生手段等を利
用することができ、また、溶射用材料を誘導加熱で加熱
する誘導加熱手段を利用することができる。この場合、
通路または通路形成部材を誘導加熱し、その輻射熱で溶
射用材料を加熱する場合も含む。

【００１７】上記したように溶射用材料の加熱は第１の
エネルギ源を用いて行われ、溶射用材料の速度の増加は
第１のエネルギ源とは異なる第２のエネルギ源を用いて
行われる形態を採用することができる。この場合には、
第１のエネルギ源と第２のエネルギ源とをそれぞれ独立
して調整すれば、溶射用材料の加熱と溶射用材料の速度
の増加とを互いに独立して制御することができる。従っ
て、溶射用材料の温度・速度を調整できる範囲を拡大す
ることができる。すなわち、溶射用材料の飛翔速度を高
速にしつつ溶射用材料の温度を高温にする形態、溶射用
材料の飛翔速度を高速にしつつ溶射用材料の温度を低温
にする形態、溶射用材料の温度を低めにしつつ溶射用材
料の飛翔速度を高速化する形態等を任意に選択すること
ができ、溶射膜の密着強度の改善に有利となる。

【００１８】また、前記したように、溶射用材料の加熱
が第１のエネルギ源を用いて行われ、溶射用材料の速度
の増加が第１のエネルギ源から溶射用材料の加熱とは別
の経路で供給されるエネルギを用いて行なわれることも
できる。この場合においても、同様に、溶射用材料の加
熱と溶射用材料の速度の増加とを独立して制御すること
ができ、溶射用材料の温度・速度を調整できる範囲を拡
大することができる。

【００１９】この場合においても第１のエネルギ源とし
ては前述同様に、溶射用材料を加熱できるものであれば
特に限定されず、燃料（アセチレンやプロパン等）−酸
素の燃焼炎を生成する燃焼炎生成手段、プラズマ炎を発
生させるプラズマ炎発生手段、レーザビームを発生させ
るレーザ発生手段等を利用することができる。

【００２０】好ましい形態によれば、溶射用材料が導電
性及び透磁性をもち、第１のエネルギ源は、溶射用材料
を誘導加熱で加熱する誘導加熱手段を用いている形態を
採用することができる。誘導加熱手段を用いた場合に
は、給電する交番電流の周波数、電流値、電力等を調整
することにより、溶射用材料における誘導加熱の度合を
低温、中温、高温と適宜調整することができる。

【００２１】また溶射用材料の飛翔速度を増加させるた
めの速度増加手段としては、気体を膨張させた際に発生
した膨張圧、液体を短時間でガス化したときに発生した
膨張圧を利用する手段を採用することができる。例え
ば、レーザビームで液体を加熱してガス化させる等の手
段を採用することができる。

【００２２】前述したように、第２発明に係る溶射装置
によれば、溶射用材料が通過する通路を形成する通路形
成部材と、通路を通過中のまたは通路を通過した溶射用
材料を加熱する加熱手段と、加熱手段で加熱した溶射用
材料の飛翔速度を加熱時よりも増加させる速度増加手段
とを具備する。

【００２３】溶射装置に係る加熱手段としては、溶射用
材料を加熱できるものであれば特に限定されず、前述し
たように、燃料（アセチレンやプロパン等）−酸素の燃
焼炎を生成する燃焼炎生成手段、プラズマ炎を発生させ
るプラズマ炎発生手段、レーザビームを発生させるレー
ザ発生手段等を利用することができる。また、溶射用材
料を誘導加熱する誘導加熱手段を採用することもでき
る。

【００２４】上記した第２発明に係る溶射装置は、第１
の発明に係る溶射方法の実施の際に使用することがで
き、従って溶射用材料の飛翔速度を高速にすることがで
きる。

【００２５】前述したように、第３発明に係る粉末通路
装置は、導電性をもつ複数の環状部を備えた導電コイル
と、導電コイルの環状部の中心軸線に沿って配置され粉
末状の材料が通過する通路を形成する通路形成部材とを
具備する。

【００２６】第３の発明に係る粉末通路装置によれば、
粉末が透磁性を有する場合には、通路を通過する粉末状
の材料が通路の内壁面に固着しにくくなり、通路の内壁
面に粉末状の材料が詰まることが抑制される。その理由
は、導電コイルに電流（交番電流、または直流）を給電
すれば、導電コイルの中心軸線に沿った磁力線が発生す
るため、粉末が透磁性を有する場合には、この磁力線に
沿って粉末状の材料が通過し易くなるためであると推察
される。

【００２７】このため、溶射処理前の溶射用材料が粉末
である場合には、第３発明に係る粉末通路装置を上記溶
射方法や上記溶射装置において粉末搬送経路として適用
すれば、通路の内壁面に溶射用材料が固着することが抑
制され、通路の内壁面における溶射用材料の異常詰まり
が抑制される。これにより溶射用材料を加熱する際の不
均一性が抑制されるため、粉末状の溶射用材料が良好に
加熱され、溶射用材料が所望の温度域に加熱され易くな
り、従って溶射膜の密着強度を向上させるのに有利とな
る。

【００２８】

【実施例】（第１実施例）以下、第１実施例を図１〜図
５を参照して説明する。

【００２９】まず、説明の便宜上、本実施例の溶射装置
から説明する。図１に示すように、溶射装置は、粉末状
の溶射用材料が通過する通路を形成する通路形成部材１
と、通路形成部材１の通路を通過中の溶射用材料を加熱
する加熱手段５（第１のエネルギ源）と、加熱手段５で
加熱した溶射用材料の飛翔速度を加熱時点での飛翔速度
よりも増加させる速度増加手段７（第２のエネルギ源）
とを具備する。

【００３０】溶射装置に係る通路形成部材１は、溶射用
材料が通過する第１通路２０を形成する第１通路形成部
材として機能する溶射ガン２と、溶射用材料が通過する
第２通路３０を形成する管状の第２通路形成部材３とで
形成されている。

【００３１】溶射ガン２は、第１通路２０に連通する高
圧室２３をもつガン本体２２と、ガン本体２２の先端部
に設けられ高圧室２３に連通するノズル孔２４をもつノ
ズル２５とを備えている。ノズル２５は、ジェットエン
ジン等の超音速ガス流体装置に使用されるラバルノズル
で形成されている。図２に示すように、第２通路３０の
回りには高圧室２３、第１通路２０がほぼ同軸的配置で
設けられており、第２通路３０の出口３１は溶射ガン２
の第１通路２０で包囲されている。

【００３２】図１に示すように、第２通路形成部材３
は、粉末供給装置８と溶射ガン２とを接続している。粉
末供給装置８は、粉末室８０をもつ容器８１と、容器８
１の粉末室８０に収容された粉末状の溶射用材料８２
と、容器８１に設けられ容器８１の粉末室８０の内部の
圧力を増加させる加圧部８３とを備えている。溶射用材
料８２は、導電性及び透磁性をもち誘導加熱可能な鉄系
の粉末（鉄−炭素系）とされている。

【００３３】加圧部８３を経て空気などの気体の圧力を
容器８１の粉末室８０に作用させると、容器８１内の粉
末状の溶射用材料は、第２通路形成部材３の第２通路３
０内を飛翔しつつ、溶射ガン２へと搬送され、第２通路
３０の先端の出口３１から吐出され、さらに溶射ガン２
の第１通路２０及びノズル２５を経て前方に吹き出され
る。

【００３４】溶射用材料を加熱するための加熱手段５
は、電気を利用して溶射用材料を加熱するものであり、
第２通路３０の出口３１側に位置する加熱位置３０ｋに
設けられている。この加熱手段５は、溶射ガン２の内部
に治具２ａにより加熱位置３０ｋに設けられた誘導加熱
コイルとして機能する導電コイル５１と、導電コイル５
１に電流つまり交番電流を給電線５２ｆを介して給電す
る給電手段５２とを備えている。給電手段５２は高周波
の交番電流を発生させ得る高周波発振器で形成されてい
る。導電コイル５１は前記したように誘導加熱コイルと
して機能するため、誘導加熱手段として働くものであ
り、コイル状に巻回されており、つまり、互いに直列に
接続された複数の環状部５１ａで構成されている。

【００３５】図２に示すように導電コイル５１は、第２
通路３０の外側に位置しつつ第２通路３０に対して同軸
的となるように配置されている。すなわち、第２通路３
０を形成する第２通路形成部材３の出口３１付近は、導
電コイル５１で包囲されている。従って導電コイル５１
に電流を給電すれば、導電コイル５１の中心軸線に沿っ
た、つまり、第２通路３０の中心軸線に沿った磁力線が
発生すると推察される。

【００３６】前記した第２通路３０を形成する第２通路
形成部材３のうち、後述する導電コイル５１で包囲され
ている部分は、石英系材料等の非導電性材料、あるい
は、炭素系材料の導電性材料で形成することができる。
導電性をもたない石英系材料等の非導電性材料は、実質
的に誘導加熱されない。導電性をもつ炭素系材料等の導
電性材料であれば、誘導加熱可能であり、高温（例えば
１５００℃以上、２０００℃以上）となり、第２通路３
０を通過する溶射用粉末に輻射熱を伝達することもで
き、輻射熱による溶射用材料の高温化にも貢献できる。

【００３７】なお、第２通路３０の内径は溶射用粉末の
通過性、加熱性等の要因を考慮して適宜選択することが
できるが、例えば０．５〜２０ｍｍ、１〜１０ｍｍ、１
〜５ｍｍにすることができる。但しこれに限定されるも
のではない。

【００３８】前記した速度増加手段７は、第１のエネル
ギ源とは独立した第２のエネルギ源を利用して形成され
ている。図１に示すように、速度増加手段７は、高圧の
気体を封入したガスボンベで形成された気体収容部７０
と、気体収容部７０に中間通路７０ａを介して接続され
た圧縮機７１と、圧縮機７１に中間通路７１ａを介して
接続され圧力増幅装置７２とを備えている。圧力増幅装
置７２は、圧縮機７１から供給された気体を加熱するた
めの電気ヒータなどの加熱部７３をもつ。

【００３９】気体収容部７０に収容されている気体は圧
縮機７１に連続的に送られ、圧縮機７１で圧縮される。
その後に、気体は圧力増幅装置７２に送られ、圧力増幅
装置７２の加熱部７３で高温に連続的に加熱される。こ
のため気体は膨張し、気体の膨張圧は高圧となる。つま
り気体の圧力は増幅される。このように圧力増幅装置７
２で増幅されて高圧となった気体は、中間通路７２ａを
介して溶射ガン２の高圧室２３に連続的に供給され、高
速気流となって溶射ガン２の第１通路２０を通過してノ
ズル２５から前方に連続的に吹き出される。

【００４０】なお、気体収容部７０に収容されている気
体、つまり溶射用材料を増加させる際に使用する高速流
体となる気体の種類としては、特に限定されず、例えば
ヘリウムガス、窒素ガス等の不活性のガス、空気、酸素
ガス、水素ガス等の少なくとも１種を採用できる。ガス
膨張による膨張圧を利用して高速流体を得ることを考慮
すると、分子量が小さいガスが好ましく、例えばヘリウ
ムガスが好ましい。コストを考慮すると空気が好まし
い。

【００４１】本実施例で用いる対象物９の被溶射面９０
は、予めブラスト処理（例えばショットブラスト処理、
グリッドブラスト処理など）等の粗面化処理を施してお
くことが好ましい。対象物９の材質は適宜選択できる
が、一般的には金属にすることができる。金属として
は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チ
タン、チタン合金等の少なくとも１種からなる非鉄系、
あるいは、鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼等の少
なくとも１種からなる鉄系にすることができる。対象物
９としては、摺動部品、ピストン、シリンダブロック、
シリンダヘッド等を採用できるが、特に限定されるもの
ではない。

【００４２】次に溶射する場合について説明を加える。
まず、図１に示すように、対象物９を溶射ガン２のノズ
ル２５の前方に配置し、対象物９と溶射ガン２のノズル
２５とを所定の間隔を隔てて対面させる。

【００４３】また本実施例においては、給電手段５２か
ら導電コイル５１に給電する。導電コイル５１に給電す
る電流は交番電流（＝交流）であり、高周波の交番電流
である。周波数としては溶射用材料の材質、対象物９の
材質、給電手段５２に要するコスト等に応じて適宜選択
することができる。導電コイル５１に給電する周波数の
上限値は例えば５０００ｋＨｚ、２０ＭＨｚ、１００Ｍ
Ｈｚにすることができ、周波数の下限値は例えば５ＫＨ
ｚ、２０ＫＨｚ、１００ＫＨｚ、２００ＫＨｚにするこ
とができるが、これらに限定されるものではない。

【００４４】また本実施例においては、溶射の際には、
加圧部８３を経て空気などの気体の圧力を容器８１の粉
末室８０に作用させる。これにより容器８１内の鉄系の
粉末状の溶射用材料は第２通路形成部材３の第２通路３
０内を飛翔しつつ搬送される。更に、溶射用材料は、第
２通路形成部材３の第２通路３０の先端の出口３１に至
り、更に溶射ガン２の第１通路２０及びノズル２５を経
て前方に吹き出される。本実施例においては、粉末状の
溶射用材料が第２通路３０の出口３１付近つまり加熱位
置３０ｋを通過するときには、粉末状の溶射用材料は、
導電コイル５１により誘導加熱され、極く短時間のうち
に高温となる。

【００４５】溶射用材料の加熱温度は、導電コイル５１
に給電する電流の周波数などによっても相違するが、図
８及び図９からも理解できるように、５００℃以上、８
００℃以上、１０００℃以上、１５００℃以上、１７０
０℃以上、２０００℃以上、２４００℃以上等のように
任意の温度に容易に昇温させることができる。

【００４６】本実施例においては、溶射の際には、気体
収容部７０の気体は圧縮機７１に連続的に送られ、圧縮
機７１で圧縮された後に、圧力増幅装置７２の加熱部７
３で高温に加熱されるため、気体の圧力は増幅され、溶
射ガン２の高圧室２３に高圧気体が連続的に送られ、高
速気流がノズル２５から前方に吹き出される。このた
め、導電コイル５１により加熱位置３０ｋにおいて高温
に加熱された第２通路３０の出口３１付近の溶射用材料
は、第２通路３０の出口３１から吐出されると、溶射ガ
ン２の高圧室２３からノズル２５に向かう高速気流によ
りエネルギを付与されて加速される。つまり、溶射用材
料の飛翔速度は、導電コイル５１により加熱位置３０ｋ
において加熱された時点の飛翔速度よりも増加されてノ
ズル２５から吹き出される。すなわち本実施例において
は、溶射用材料が対象物９に到達するまでに、溶射ガン
２内の溶射用材料の飛翔速度が増加するように、溶射ガ
ン２内の溶射用材料にエネルギを付与する。

【００４７】増加された溶射用材料は、対象物９の被溶
射面９０に高速で衝突する。これにより溶射用材料が対
象物９の被溶射面９０に堆積し、溶射膜９２が形成され
る。増加後の溶射用粉末の飛翔速度は、溶射用材料の種
類、圧力増幅装置の種類等によっても相違するが、例え
ば４００ｍ／ｓｅｃ以上、５００ｍ／ｓｅｃ以上、６０
０ｍ／ｓｅｃ以上、７００ｍ／ｓｅｃ以上、８００ｍ／
ｓｅｃ以上、９００ｍ／ｓｅｃ以上（例えば３０００ｋ
ｍ／ｓｅｃ以下）にすることができる。ちなみに、速度
増加手段７が設けられていない場合に比較して、速度増
加手段７を設けた場合には、溶射用粒子の飛翔速度を１
〜７０倍、５〜１００倍とすることができる。

【００４８】以上説明したように本実施例においては、
溶射用材料が対象物９に到達するまでに、溶射用材料の
飛翔速度が増加するように、速度増加手段７により溶射
用材料にエネルギを付与し加速させる。このためエネル
ギを付与された溶射用材料は、対象物９の被溶射面９０
に高速で衝突する。これにより溶射膜９２の密着強度を
高めることができる。

【００４９】本実施例においては、加速された溶射用材
料の飛翔速度は、加熱手段５により加熱位置３０ｋにお
いて加熱される飛翔速度よりも増加される。換言すれ
ば、溶射用材料の加熱位置３０ｋにおける飛翔速度は、
加速後の飛翔速度よりも低いものである。このため、溶
射用材料を目標温度域に加熱するのに要する時間を確保
することができ、溶射用材料の加熱性を確保できる。

【００５０】図５（Ａ）は、対象物に形成された溶射膜
の堆積形態の１例に係る写真を示す。図５（Ｂ）は倍率
を大きくした場合である。本実施例に係る溶射方法を用
いた場合には、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、高速に
加速された粒子状の溶射用材料が、対象物の被溶射面の
表面よりも内方に位置するように、対象物の被溶射面に
食い込んでいるのがわかる。これにより溶射膜の密着強
度の向上を図り得る。溶射用材料の飛翔速度がかなり高
速化されるためと推察される。

【００５１】また本実施例においては、溶射用材料の加
熱は、第１のエネルギ源を用いた誘導加熱手段を構成す
る誘導加熱コイルとして機能する導電コイル５１で行わ
れ、溶射用材料の速度の増加は、第１のエネルギ源とは
異なる第２のエネルギ源を用いた速度増加手段７で行わ
れる。このため、溶射用材料を加熱する誘導加熱手段と
して機能する導電コイル５１と、溶射用材料を加速して
高速化する速度増加手段７とをそれぞれ独立して調整す
ることができる。この場合には、溶射用材料の加熱と溶
射用材料の速度増加とを独立して個別に制御することが
できる。従って、従来の溶射法に比較して溶射用材料の
温度・速度を調整できる範囲を拡大できる。

【００５２】図３はこの形態を模式化したものである。
図３に示すように、溶射用材料の加熱の温度を低い温度
Ｔ１と高い温度Ｔ２との間で調整することができ、ま
た、溶射用材料の速度を遅い速度Ｖ１と速い速度Ｖ２と
の間で調整することができる。従って、溶射用材料の温
度・速度の調整範囲を拡大でき、所望の特性をもつ溶射
膜を形成するのに有利となる。

【００５３】ちなみに、図４において、従来より使用さ
れているプラズマ溶射法における溶射用材料の温度・速
度の調整形態をＭ１として示し、従来より使用されてい
るＨＶＯＦ（High Velocity Oxy-Fuel）溶射法における
溶射用材料の温度・速度の調整形態をＭ２として示す。
従来のプラズマ溶射法では、溶射用材料の加熱と飛翔と
をプラズマ火炎という共通のエネルギ源で行う。従来の
ＨＶＯＦ溶射法では、溶射用材料の加熱と飛翔とをガス
燃焼という共通のエネルギ源で行ない、プラズマ溶射法
よりも粒子速度が速いものである。

【００５４】上記した従来のプラズマ溶射法では、図４
のＭ１として示すように、溶射用材料の速度が増加する
と溶射用材料の温度が低下する傾向となり、また、溶射
用材料の速度が低下すると溶射用材料の温度が上昇する
傾向となる。従来のＨＶＯＦ溶射法でも、Ｍ２として示
すように、溶射用材料の速度が増加すると溶射用材料の
温度が低下する傾向となり、また、溶射用材料の速度が
低下すると溶射用材料の温度が上昇する傾向となる。故
に従来に係るプラズマ溶射法、ＨＶＯＦ溶射法でも、溶
射用材料の温度・速度の調整範囲の拡大には限界があっ
た。

【００５５】本実施例においては、第２通路形成部材３
の第２通路３０を通過する鉄系の粉末である溶射用材料
を導電コイル５１により誘導加熱する。誘導加熱によれ
ば、後述する図８及び図９に示すように、導電コイル５
１に給電する交番電流の周波数等を調整すれば、溶射用
材料の加熱温度をかなりの範囲で容易に調整することが
できる。すなわち、溶射膜の密着強度を改善できるよう
に、溶射用材料の加熱温度をかなりの範囲で容易に調整
することができる。この意味においても溶射膜９２の特
性の改善、溶射膜の密着強度の向上に有利である。

【００５６】加えて、導電コイル５１に給電した場合に
は、第２通路形成部材３の第２通路３０の内壁面に溶射
用材料が固着することが抑制される。これは本発明者が
行った試験により確認されている。第２通路３０の内壁
面に溶射用材料が固着することが抑制される理由は、導
電コイル５１の中心軸線に沿った、つまり、第２通路３
０の中心軸線に沿った磁力線が発生するため、第２通路
３０の中心軸線に沿って粉末状の溶射用材料が通過し易
くなり、粉末状の溶射用材料が第２通路３０の径方向に
おける中心付近に沿って流れ易くなるためであると推察
される。

【００５７】なお、本実施例に係る第２通路３０の出口
３１付近は、第３発明に係る粉末通路装置を構成する。

【００５８】（第２実施例）以下、第２実施例を図６を
参照して説明する。第２実施例は第１実施例と基本的に
は同様の構成であり、同様の作用効果を奏する。以下、
第１実施例と相違する部分を中心として説明する。共通
の機能を奏する部位には共通の符号を付する。 まず、
説明の便宜上、本実施例の溶射装置から説明する。図６
に示すように、溶射装置は、鉄系の粉末状の溶射用材料
が通過する通路を形成する通路形成部材１と、通路形成
部材１の通路を通過中の溶射用材料を加熱する加熱手段
５Ｂと、加熱手段５で加熱した溶射用材料の飛翔速度を
加熱時よりも増加させる速度増加手段７Ｂとを具備す
る。

【００５９】溶射装置に係る通路形成部材１は、溶射用
材料が通過する第１通路２０を形成する第１通路形成部
材として機能する溶射ガン２と、溶射用材料が通過する
第２通路３０を形成する管状の第２通路形成部材３とを
備えている。

【００６０】第２通路形成部材３は、粉末供給装置８と
溶射ガン２とを接続している。粉末供給装置８は、粉末
室８０をもつ容器８１と、容器８１の粉末室８０に収容
された粉末状の溶射用材料８２と、容器８１に設けられ
容器８１の粉末室８０の内部の圧力を増加させる加圧部
８３とを備えている。加圧部８３を経て空気などの気体
の圧力を容器８１の粉末室８０に作用させると、容器８
１内の粉末状の溶射用材料は、第２通路形成部材３の第
２通路３０を飛翔しつつ、溶射ガン２へと供給される。

【００６１】加熱手段５Ｂは、第１のエネルギ源である
高密度エネルギビームであるレーザビームを利用して第
２通路３０内の溶射用材料を加熱するものであり、ＹＡ
ＧレーザビームやＣＯ₂レーザビーム等の高エネルギ密
度を有するレーザビーム５３ｘを発振するレーザ発振器
で形成されている。レーザビーム５３ｘの経路は第２通
路３０の加熱位置３０ｋに接続されている。故に、第２
通路形成部材３の第２通路３０を通過する粉末状の溶射
用材料は、加熱手段５から照射されるレーザビーム５３
ｘによって目標温度域に加熱され、溶射ガン２に至る。

【００６２】速度増加手段７Ｂは、第１のエネルギ源か
らのレーザビーム５３ｘから分岐したエネルギであるレ
ーザビーム５３ｙによって増加した気体圧力を利用して
形成されている。即ち、速度増加手段７Ｂは、レーザビ
ーム５３ｘからレーザビーム５３ｙを分岐させ、この分
岐させたレーザビーム５３ｙを溶射ガン２の高圧室２３
に向けるビームスプリッタ５５と、気化用物質５７（一
般的には気化用液体）を収容する容器５６と、容器内５
６の気化用物質５７を送給路５８ａを介して溶射ガン２
の高圧室２３に連続的に送給する気化用物質供給手段と
して機能するポンプ５８とを備えている。

【００６３】気化用物質５７は、レーザビーム吸収性が
良好な微粒子を液体に分散させた分散液により形成する
ことができる。液体としては水、アルコール、有機溶媒
等を採用できる。微粒子としては、炭素質微粒子等のよ
うにレーザビーム吸収性が良い物質を採用できる。気化
用物質５７はレーザビーム５３ｙが照射されると、瞬時
に気化する。

【００６４】本実施例においては、ポンプ５８から送給
路５８ａを介して気化用物質５７が溶射ガン２の高圧室
２３の照射部２３ｗに送給されると共に、ビームスプリ
ッタ５５で分岐されたレーザビーム５３ｙが溶射ガン２
内の照射部２３ｗに照射される。気化用物質５７にはレ
ーザビーム吸収性が良好な微粒子が含まれているため、
気化用物質５７は瞬時に高温となって気化する。本実施
例においては、気化用物質５７はポンプ５８により高圧
室２３に連続して供給されると共に、ビームスプリッタ
５５で分岐されたレーザビーム５３ｙが気化用物質５７
に連続して照射されるため、気化用物質５７の気化は連
続的に行われ、高速気流が高圧室２３で発生し、溶射ガ
ン２の第１通路２０を経てノズル２５から前方に連続的
に吹き出される。この結果、第２通路３０の出口３１か
ら吐出される溶射用材料は、加速するようにエネルギを
付与される、この結果、第２通路３０の出口３１から吐
出される溶射用材料の飛翔速度は、加熱位置３０ｋにお
ける飛翔速度よりも増加され、高速となる。

【００６５】この結果、増加された溶射用材料は、対象
物９の被溶射面９０に高速で衝突して堆積し、対象物９
の被溶射面９０に溶射膜９２が形成される。

【００６６】以上説明したように本実施例においても、
溶射用材料が対象物９に到達するまでに、溶射用材料の
飛翔速度が増加するように、速度増加手段７Ｂにより溶
射用材料にエネルギを付与する。このため増加された溶
射用材料は対象物９の被溶射面９０に高速で衝突する。
これにより溶射膜９２の密着強度を高めることができ
る。

【００６７】また本実施例においては、溶射用材料は加
速され、溶射用材料の飛翔速度は加熱位置３０ｋにおけ
る飛翔速度よりも増加される。換言すれば、溶射用材料
の加熱位置３０ｋにおける飛翔速度は加速直後の速度よ
りも低いものである。このため溶射用材料の加熱に要す
る時間を確保することができ、溶射用材料の加熱に有利
となる。

【００６８】（試験例）次に、本発明者が行った試験例
について説明を加える。

【００６９】（試験例１）図７は粉末通路装置の試験例
を示す。この試験例では、粉末通路装置を構成すべく、
縦型に配置した誘導加熱コイルとして機能する導電コイ
ル５１の中央域に、通路形成部材として機能する石英管
９５が縦型に且つ同軸的に配置されている。この状態
で、導電コイル５１の上部に設けた漏斗９６から金属の
粉末を自然落下させる。石英管９５の下端部から吐出さ
れる溶射用材料である金属の粉末の温度を測定装置９７
で測定した。測定装置９７は、粒子の温度を測定する機
能と、粒子の飛翔速度を測定する機能とをもつ。

【００７０】この試験では、電力５ｋＷにおいて、導電
コイル５１に給電する交番電流の周波数を１０ＫＨｚ〜
１００００ＫＨｚ（１０ＭＨｚ）に変化させた。金属の
粉末は導電性及び透磁性を有する鉄−炭素系であり、炭
素の含有量は１質量％（=１重量％）であった。金属の
粉末のサイズは、粒径が５０〜９０μｍであった。

【００７１】試験結果を図８に示す。図８に示すよう
に、導電コイル５１に給電する交番電流の周波数が増加
するにつれて、石英管９５の下端部から吐出される粉末
の粒子温度は高温となった。具体的には、周波数が１０
０ＫＨｚの場合には粉末の粒子温度は３００℃程度であ
り、周波数が４００ＫＨｚの場合には粉末の粒子温度は
１０００℃程度であり、周波数が１００００ＫＨｚの場
合には粉末の粒子温度は２０００℃を超えていた。図８
に示す結果に基づけば、上記した条件のもとでは、粉末
の粒子温度を高温化するには、導電コイル５１に給電す
る交番電流の周波数は４００ＫＨｚ以上、１０００ＫＨ
ｚ以上が好ましいことがわかる。

【００７２】試験例１において、導電コイル５１に給電
した場合には、給電しない場合に比較して、石英管９５
を通過する金属の粉末は石英管９５の通路において中心
寄りに流れることが確認された。上記した場合には導電
コイル５１に交番電流を給電しているが、直流を給電し
たときにおいても同様である。

【００７３】（試験例２）試験例２では、図７に示す測
定設備において、石英管９５に代えて炭素管を配置した
とき、炭素管の下端部から吐出される粉末の温度を測定
装置９７で測定した。この試験例２では、導電コイル５
１に給電する交番電流の周波数を同様に１０ＫＨｚ〜１
００００ＫＨｚ（１０ＭＨｚ）に変化させた。導電コイ
ル５１は縦型配置であり、その中心軸線は垂直方向に沿
っていた。金属の粉末は試験例１の場合と同様とした。

【００７４】試験結果を図９に示す。図９に示すよう
に、導電コイル５１に給電する交番電流の周波数が増加
するにつれて、粉末の粒子温度は高温となった。具体的
には周波数が１００ＫＨｚの場合には粉末の粒子温度は
４００℃程度であり、周波数が４００ＫＨｚの場合には
粉末の粒子温度は１５００〜１６００℃程度であり、周
波数が２０００ＫＨｚの場合には粉末の粒子温度は２０
００℃付近近傍であり、周波数が３０００ＫＨｚを超え
た場合には粉末の粒子温度は３０００℃を超えていた。
図９に基づけば、上記した条件のもとでは、粉末の粒子
温度を高温化するには、周波数が４００ＫＨｚ以上、１
０００ＫＨｚ以上が好ましいことがわかる。

【００７５】試験例２では、金属の粉末を通過させるた
めに導電コイル５１の中央域に配置されている炭素管自
体が誘導加熱されて赤熱状態または白熱状態の高温とな
った。即ち、周波数や電力量にもよるが、炭素管自体は
１０００Ｋ以上、１５００Ｋ以上、２０００Ｋ以上、２
５００Ｋ以上となった。このため、炭素管の内部を通過
する金属の粉末は、導電コイル５１によって誘導加熱さ
れるばかりか、炭素管からの輻射熱でも加熱されるた
め、金属の粉末（粉末状の溶射用材料に相当）を加熱す
る昇温効率が良好である。

【００７６】（検討例）本発明者は、前記したラバラノ
ズル前方のガス圧力と、ラバラノズルから吹き出された
ガス流速との関係を、計算により求めた。この結果を図
１０に示す。ヘリウムを用いたときの結果を特性線Ｓ_He
として示し、空気を用いたときの結果を特性線Ｓ_Airと
して示す。図１０の特性線Ｓ_Airに示すように、空気を
用いたときには、ガス圧力が１ＭＰａのとき５００ｍ／
ｓｅｃ程度であり、ガス圧力が３ＭＰａのときにおいて
も６００ｍ／ｓｅｃ程度である。しかしながら、ヘリウ
ムを用いたときには、特性線Ｓ_Heに示すように、ガス圧
力が０．５ＭＰａのときに、ガス流速は既にかなり高速
であり、１０００ｍ／ｓｅｃを超えている。更に特性線
Ｓ_Heに示すように、ガス圧力が１ＭＰａのときに、ガス
流速は更に高速化され、１３００ｍ／ｓｅｃを超えてお
り、ガス圧力が２ＭＰａのときにおいてはガス流速は更
に一層高速化し、１４００ｍ／ｓｅｃを超えている。従
って、高速化するには空気よりもヘリウムが有効である
ことがわかる。

【００７７】また、本発明者は、ラバラノズルから吹き
出されるガス流速とガス温度との関係を計算で求めた。
この結果を図１１に示す。ヘリウムを用いたときの結果
を特性線Ｐ_Heとして示し、空気を用いたときの結果を特
性線Ｐ_Airとして示す。図１１の特性線Ｐ_Air、特性線Ｐ
_Heから理解できるように、ガス温度が高温となれば、ノ
ズルから吹き出されるガス流速が次第に増加する。従っ
て、溶射ガン２から吹き出される溶射用材料の飛翔速度
を増加させるには、ガス温度を高温とすることが有効で
あることがわかる。

【００７８】図１１の特性線Ｐ_Airに示すように、空気
を用いたときには、ガス温度が４００〜８００Ｋのと
き、ガス流速は６００ｍ／ｓｅｃ〜９００ｍ／ｓｅｃで
ある。しかしながらヘリウムを用いたときには特性線Ｐ
_Heに示すように、ガス温度が４００Ｋのときに、ガス流
速は既にかなり高速であり、１５００ｍ／ｓｅｃを超え
ている。更に特性線Ｐ_Heに示すように、ガス温度が６０
０Ｋのときに、ガス流速は更に高速であり、２０００ｍ
／ｓｅｃを超えている。更にガス温度が８００Ｋのとき
に、ガス流速は更に高速であり、２１００ｍ／ｓｅｃを
超えている。また従来、広く使用されているＨＶＯＦ溶
射方法のガス流速をＰ_HVOFとして図１１に示す。特性線
Ｐ_Heと特性線Ｐ_HVOFとの比較から理解できるように、ヘ
リウムを用いる場合には、ガス温度を４００Ｋ以上とす
れば、従来のＨＶＯＦ溶射方法で採用されているガス流
速よりも高速化し易い。

【００７９】更に、ガスとして、水素ガス（Ｈ₂）、ヘ
リウム（Ｈｅ）、窒素ガス（Ｎ₂）、空気（Ａｉｒ）、
酸素（Ｏ₂）、アルゴンガス（Ａｒ）をそれぞれ用い、
溶射ガン２のノズルから吹き出されるガス流速（温度：
３００Ｋ）を計算により求めた。結果を図１２に示す。
図１２に示すように、分子量が小さいガスほど、ガス流
速は速くかった。安全性を考慮しつつ、ガス流速を大き
くして粉末状の溶射用材料の飛翔速度を増加させるため
には、ヘリウムが有効であることがわかる。

【００８０】（試験例３）本発明者は、表１に示す条件
のもとで、溶射を実際に行った。この場合には対象物は
表面研磨されており、予熱温度を１００℃とした。

【００８１】

【表１】

【００８２】上記した表１に示す条件を図１３に示す。
図１３に示すように、試験条件では、溶射の際の粒子
温度が２８００Ｋ程度、粒子速度が２４０ｍ／ｓｅｃ程
度である。試験条件では、粒子温度が２０００Ｋ程
度、粒子速度が４００ｍ／ｓｅｃ程度である。試験条件
では、粒子温度が１８００Ｋ程度、粒子速度が２００
ｍ／ｓｅｃ程度である。試験条件では、粒子温度が３
４００Ｋ程度、粒子速度が１６０ｍ／ｓｅｃ程度であ
る。試験条件〜は比較例に相当する。試験条件
は高速化されており、実施例に相当する。

【００８３】実施例に係る試験条件では、粒子温度が
３６００Ｋ程度と高温であり、粒子速度が６２０ｍ／ｓ
ｅｃ程度と高速である。実施例に係る試験条件では、
粒子温度が１０００Ｋ未満と低温であり、粒子速度が７
８０ｍ／ｓｅｃ程度と高速である。粒子温度、粒子速度
は、飛翔する粒子の温度を測定する機能と、粒子の飛翔
速度を測定する機能とを備えた前記した測定装置９７
（溶射粒子温度・速度測定装置）により求めた。

【００８４】更に表１及び図１３に示す条件に基づいて
形成した溶射膜の気孔率、密着強度を測定した。この場
合には、対象物９はアルミニウム合金（ＪＩＳ−ＡＣ２
Ｃ）であり、溶射用材料はガスアトマイズで製造した鉄
−炭素系粉末（炭素：１質量％）とし、溶射膜の厚みは
０．２ｍｍとした。

【００８５】溶射膜の気孔率はレーザ顕微鏡における画
像処理により測定した。密着強度は、溶射膜を被覆した
所定の試験片を用い、溶射膜と対象物９との界面に沿っ
て溶射膜にパンチにより外力を付加し、溶射膜が剥離し
たときの外力に基づいて、せん断密着強度として求め
た。気孔率の試験結果を図１４に示す。溶射膜の密着強
度の試験結果を図１５に示す。

【００８６】図１４に示すように、比較例に係る試験条
件およびによれば、気孔率は８％以上であり高か
った。殊に試験条件によれば、気孔率は２０％以上で
あり、高かった。その理由は、粒子速度が遅く且つ粒子
温度が低温であるためと推察される。これに対して実施
例に係る試験条件およびによれば、気孔率は２％以
下であり、低かった。溶射用材料の粒子速度が速いた
め、緻密化したものと推察される。

【００８７】また図１５に示すように、比較例に係る試
験条件およびによれば、溶射膜の密着強度は必
ずしも満足できる値ではなかった。殊に試験条件によ
れば、密着強度は３４ＭＰａ程度であり、低かった。そ
の理由は、粒子速度が遅く且つ粒子温度が低温であるた
めと推察される。これに対して実施例に係る試験条件
およびによれば、溶射膜の密着強度は１００ＭＰａを
超えており、かなり高かった。その理由は粒子速度が速
いためであると推察される。実施例に係る試験条件と
とを比較すると、実施例に係る試験条件は、粒粒子
温度が８００Ｋ程度ともっとも低温であるにもかかわら
ず、試験条件の密着強度に近い値をもつ優れた密着強
度が得られた。このことから、溶射膜の密着強度を高め
るためには、溶射用粉末材料の飛翔速度の高速化が有効
であることがわかる。

【００８８】（試験例６）上記した表１及び図に基づい
た条件に基づいて形成した溶射膜の硬さ（ビッカース硬
さ：荷重０．０９８Ｎ=１０ｇｆ）を求めた。この場合
には、水アトマイズにより製造した鉄−炭素系粉末（炭
素：１質量％）を溶射用材料とした。溶射する前の溶射
用材料は、組織がベイナイト組織であり、硬度がＨｖ６
００程度であった。溶射膜の硬さの結果を図１６に示
す。本実施例に係る試験条件で製造した溶射膜の場合
には、溶射膜の硬さはＨｖ５００を超えていた。試験条
件で製造した溶射膜の場合には、粒子速度が７００ｍ
／ｓｅｃを越えており、かなり高速であるものの、粒子
温度が８００Ｋ程度と低温であるため、溶射粉末の溶融
は発生せず、溶射処理前の溶射用材料の組織、特性を維
持し易いためであると推察される。

【００８９】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握することができる。

【００９０】・溶射用材料の飛翔する粒子速度は６００
ｍ／ｓｅｃ以上、７００ｍ／ｓｅｃ以上、または８００
ｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする各請求項に係る
溶射方法、溶射装置。

【００９１】・溶射膜の密着強度（せん断密着強度）は
９０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、１１０ＭＰａ以
上、または１２０ＭＰａ以上であることを特徴とする各
請求項に係る溶射方法、溶射装置。

【００９２】・溶射用材料の粒子温度が２０００Ｋ以上
であり、粒子速度が６００ｍ／ｓｅｃ以上、７００ｍ／
ｓｅｃ以上、または、８００ｍ／ｓｅｃ以上であること
を特徴とする各請求項に係る溶射方法、溶射装置。

【００９３】・溶射用材料の粒子温度が３０００Ｋ以上
であり、粒子速度が６００ｍ／ｓｅｃ以上、７００ｍ／
ｓｅｃ以上、または、８００ｍ／ｓｅｃ以上であること
を特徴とする各請求項に係る溶射方法、溶射装置。

【００９４】・溶射用材料の粒子温度が１５００Ｋ以下
または１０００Ｋ以下であり、粒子速度が６００ｍ／ｓ
ｅｃ以上、７００ｍ／ｓｅｃ以上、または、８００ｍ／
ｓｅｃ以上であることを特徴とする各請求項に係る溶射
方法、溶射装置。

【００９５】・溶射用材料が通過する通路と、加熱され
た溶射用材料の飛翔速度を増加させる高圧室とをもつこ
とを特徴とする溶射ガン。

【００９６】・溶射用材料が通過する通路と溶射用材料
の飛翔速度を増加させる高速流体を発生させる高圧室と
をもつ溶射ガンと、高速流体を形成する気化用物質をビ
ーム照射部に供給する気化用物質供給手段と、ビーム照
射部に供給された気化用物質に高密度エネルギビーム
（一般的にはレーザビーム、電子ビーム）を照射して加
熱しこれを瞬時に気化させる加熱手段とを備えている溶
射装置。

【００９７】・溶射用材料が通過する通路と、溶射用材
料を加熱する加熱手段と、加熱された溶射用材料の飛翔
速度を増加させる高速室をもつことを特徴とする溶射ガ
ン。

【００９８】・溶射用材料が通過する通路と、通路内ま
たは通路の出口から吐出された溶射用材料を加熱する誘
導加熱手段とをもつことを特徴とする溶射ガン。

【００９９】・溶射用材料が通過する通路と、通路内ま
たは通路の出口から吐出された溶射用材料を加熱するコ
イル状に巻回された誘導加熱コイルとをもち、通路は誘
導加熱コイルの中心軸線に沿って配置されていることを
特徴とする溶射ガン。

【０１００】・導電性をもつ複数の環状部を備えた導電
コイルと、導電コイルの環状部の中心軸線に沿って配置
され粉末状の材料が通過する通路を形成する通路形成部
材とを具備し、通路の中心軸線に沿って配向する磁力線
が生成され、透磁性をもつ鉄系粉末等の材料が通路を通
過することを特徴とする粉末通路装置。透磁性をもつ鉄
系粉末等の材料が通路の内壁面に固着しにくくなるた
め、通路の詰まりを抑制するのに貢献できる。

【０１０１】

【発明の効果】第１発明に係る溶射方法によれば、溶射
用材料が対象物に到達するまでに、溶射用材料の飛翔速
度が増加するように速度増加手段により溶射用材料にエ
ネルギを付与する。このため溶射用材料を高速で対象物
に衝突させることができ、溶射膜の密着強度を向上させ
得る。

【０１０２】また溶射用材料の飛翔速度が加熱時点の飛
翔速度よりも増加される場合には、換言すれば、溶射用
材料の加熱時点の飛翔速度は増加時点よりも低い場合に
は、溶射用材料を加熱する時間を確保することができ
る。よって溶射用材料を高い温度に加熱するのに有利と
なる。

【０１０３】第２発明に係る溶射装置によれば、溶射用
材料が通過する通路を形成する通路形成部材と、通路を
通過中のまたは前記通路を通過した溶射用材料を加熱す
る加熱手段と、加熱手段で加熱した溶射用材料の飛翔速
度を加熱時よりも増加させる速度増加手段とを具備す
る。このため第２発明に係る溶射装置は、第１発明に係
る溶射方法の実施に直接使用することができる。このた
め溶射用材料を高速で対象物に衝突させることができ、
溶射膜の密着強度を向上させ得る。

【０１０４】第３発明に係る粉末通路装置によれば、導
電性をもつ複数の環状部を備えた導電コイルと、導電コ
イルの環状部の中心軸線に沿って配置され粉末状の材料
が通過する通路を形成する通路形成部材とを具備するこ
とを特徴とするものである。このため第３発明に係る溶
射装置は、第１発明に係る溶射方法において溶射用材料
を誘導加熱するのに使用することができる。誘導加熱に
よれば、溶射用材料を短時間に高温域に加熱することが
でき、しかも加熱温度の調整も容易である。

【０１０５】さらに第３発明に係る粉末通路装置によれ
ば、導電コイルに給電した場合には、通路の内壁面に溶
射用材料等の粉末が固着することが抑制される。その理
由は、導電コイルの中心軸線に沿った、つまり、通路の
中心軸線に沿った磁力線が発生するため、通路の中心軸
線に沿って溶射用材料等の粉末が通過し易くなり、通路
の径方向における中心付近を流れ易くなるためであると
推察される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係り、溶射装置で溶射している状態
を模式的に示す構成図である。

【図２】実施例１に係り、溶射装置を構成している溶射
ガンの内部を模式的に拡大して示す構成図である。

【図３】実施例１に係り、溶射用材料を構成する粒子の
温度と粒子の速度との選択性を示すグラフである。

【図４】比較例に係り、溶射用材料を構成する粒子の温
度と粒子の速度との選択性を示すグラフである。

【図５】実施例１に係り、溶射膜を構成する粒子の堆積
形態を模式的に示す写真である。

【図６】実施例２に係り、溶射装置で溶射している状態
を模式的に示す構成図である。

【図７】溶射用材料を誘導加熱すると共に、誘導加熱さ
れた溶射用材料を構成する粉末粒子の加熱温度を測定す
る形態を模式的に示す構成図である。

【図８】溶射用材料を誘導加熱する際に、誘導加熱コイ
ルを構成する導電コイルに給電する交番電流の周波数と
粒子温度との関係を示すグラフである。

【図９】溶射用材料を誘導加熱する際に、誘導加熱コイ
ルを構成する導電コイルに給電する交番電流の周波数と
粒子温度との関係を示すグラフである。

【図１０】ガス圧力とガス流速との関係を示すグラフで
ある。

【図１１】ガス温度とガス流速との関係を示すグラフで
ある。

【図１２】ガスの種類とガス流速との関係を示すグラフ
である。

【図１３】各溶射形態における粒子速度と粒子温度との
関係を示すグラフである。

【図１４】各溶射形態で溶射した溶射膜の気孔率を示す
グラフである。

【図１５】各溶射形態で溶射した溶射膜の密着強度を示
すグラフである。

【図１６】各溶射形態で溶射した溶射膜の硬さを示すグ
ラフである。

【符号の説明】

図中、１は通路形成部材、２は溶射ガン、２５はノズ
ル、３は第２通路形成部材、５は加熱手段（誘導加熱手
段）、５１は導電コイル（誘導加熱コイル）、５２は給
電手段、７は速度増加手段、８は粉末供給装置、８２は
溶射用材料、９は対象物、９２は溶射膜を示す。

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．
２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸本 幾郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4D075 AA17 AA86 BB35X BB83X BB93X CA47 DA27 DB01 EA02 EC10 4K031 AA02 AB11 CB07 CB10 CB21 CB31 CB41 DA05 EA07 EA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶射用材料を加熱すると共に対象物に向け
   て吹き付けることにより、前記溶射用材料を対象物に堆
   積させて溶射膜を形成する溶射方法において、 前記溶射用材料が対象物に到達するまでに、飛翔する前
   記溶射用材料の速度が増加するように速度増加手段によ
   り前記溶射用材料にエネルギを付与することを特徴とす
   る溶射方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記溶射用材料を加熱
   した後に、前記溶射用材料の飛翔速度を増加させること
   を特徴とする溶射方法。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記溶射用材
   料の加熱は、第１のエネルギ源を用いて行われ、 前記溶射用材料の増加は、前記第１のエネルギ源とは異
   なる第２のエネルギ源、または、前記第１のエネルギ源
   から前記溶射用材料の加熱とは別の経路で供給されるエ
   ネルギを用いて行われることを特徴とする溶射方法。
4. 【請求項４】請求項３において、前記溶射用材料は導電
   性及び透磁性をもち、前記第１のエネルギ源は、溶射用
   材料を誘導加熱で加熱する誘導加熱手段を用いて構成さ
   れていることを特徴とする溶射方法。
5. 【請求項５】溶射用材料が通過する通路を形成する通路
   形成部材と、 前記通路を通過中のまたは前記通路を通過した溶射用材
   料を加熱する加熱手段と、 前記加熱手段で加熱した溶射用材料の飛翔速度を加熱時
   よりも増加させる速度増加手段とを具備することを特徴
   とする溶射装置。
6. 【請求項６】導電性をもつ複数の環状部を備えた導電コ
   イルと、 前記導電コイルの環状部の中心軸線に沿って配置され粉
   末状の材料が通過する通路を形成する通路形成部材とを
   具備することを特徴とする粉末通路装置。