JP2008155129A - ウォームスプレー法 - Google Patents

ウォームスプレー法 Download PDF

Info

Publication number
JP2008155129A
JP2008155129A JP2006346968A JP2006346968A JP2008155129A JP 2008155129 A JP2008155129 A JP 2008155129A JP 2006346968 A JP2006346968 A JP 2006346968A JP 2006346968 A JP2006346968 A JP 2006346968A JP 2008155129 A JP2008155129 A JP 2008155129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
particles
substrate
temperature
particle
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006346968A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4863487B2 (ja
Inventor
Hitoshi Kawakita
仁 川喜多
Seiji Kuroda
聖治 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2006346968A priority Critical patent/JP4863487B2/ja
Publication of JP2008155129A publication Critical patent/JP2008155129A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4863487B2 publication Critical patent/JP4863487B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

【課題】合成樹脂に対しても金属などの粒子を強く付着させることができるウォームスプレー法を提供する。
【解決手段】ウォームスプレー法は、前記基材が合成樹脂であり、前記粒子の加熱温度(T)が4×10℃以上であって下記式1においてKが12未満となるように、粒子の噴射速度(V)と粒子温度(T)と粒子の飛翔距離(L)とを設定して噴射することを特徴とする。(式1)K=V×T/L、V:粒子の噴射速度(×100m/s)、T:粒子温度(×100℃)、L:粒子飛翔距離(噴射口から基材表面までの距離:×100mm)
【選択図】図3

Description

本発明は、粒子を加熱して超音速で基材に吹き付け付着させるウォームスプレー法に関し、合成樹脂基材に対する適用法に関する。
従来より、ウォームスプレー法は金属材料に粒子を付着させるのに広く用いられまた研究もされてきた。
その付着理論は、超音速で吹き付けられた粒子が、その温度と衝撃により基材にと衝突する時点で瞬時に溶解し固着するものと推測されていたので、合成樹脂のように軟質で耐熱性が金属などの無機材料などにくらべ遥かに低い基材に対して、金属などの粒子を吹き付けるのは不可能と推察されていた。
本発明は、このような従来観念を打破し、ウォームスプレー法により、合成樹脂に対しても金属などの粒子を強く付着させることを目的とした。
発明1のウォームスプレー法は、前記基材が合成樹脂であり、前記粒子の加熱温度(T)が4×10℃以上であって下記式1においてKが12未満となるように、粒子の噴射速度(V)と粒子温度(T)と粒子の飛翔距離(L)とを設定して噴射することを特徴とする。
(式1)
K=V×T/L
V:粒子の噴射速度(×100m/s)
T:粒子温度(×100℃)
L:粒子飛翔距離(噴射口から基材表面までの距離:×100mm)
発明2は、発明1のウォームスプレー法において、その粒子は金属粒子であることを特徴とする。
発明1により、合成樹脂基材に対し粒子をウォームスプレー法により強固に付着させることができた。
さらに発明2では、金属をも合成樹脂基材に付着させることができた。
本発明により吹きつけ付着可能な粒子は、以下のようなものが可能である。
チタンおよびチタン合金、鉄基合金、コバルト基合金、ニッケル基合金、アルミニウム合金。粒子径は150ミクロン以下。
上記のような粒子は、以下のような樹脂よりなる基板に対して吹きつけ付着可能である。

ポリエチレン,ポリ塩化ビニル,ポリプロピレン,ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル,ABS樹脂,AS樹脂,アクリル樹脂、ポリアセタール,ポリイミド,ポリカーボネート,変性ポリフェニレンエーテル(PPE),ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート,ポリスルホン,ポリフェニレンスルフィド,ポリエーテルエーテルケトン,ポリイミド樹脂,フッ素樹脂、ポリアミドイミド,ポリエーテルエーテルケトン
本実施例は、発明に使用するウオームスレーガンの一例を説明する。
図1に例示したように、灯油等の燃料と酸素ガスの混合による燃焼が行われる燃焼室(Chamber)(1)と、その出口のノズル(4)を介して連続する導管(2)と、この導管(2)内において、燃焼ガスに対して金属TiまたはTi合金等の粒子(Powder)が供給されて加熱されるバレル(Barrel)部とを有し、全体として冷却水により冷却されるようにしたものがその基本的な構成となる。
このような構成のガンを用いた皮膜の形成方法では、上記粉末の供給時のガス中の酸素濃度を1vol%に調整して燃焼する。
また、粒子がプラスチック基材に衝突する位置における飛行粒子の温度を410℃以下、同じくガス流速の温度は209℃以下となるようにする。なお、耐熱温度が高い種類の樹脂では、粒子およびガスともに上限温度を高く設定できる。例えば、耐熱温度が300℃といったポリイミド樹脂があるので、ガス流速の温度を上記よりも上げ、より緻密なチタンコーティングを行えるようにすることも可能である。(本条件におけるガス流速の最大到達温度1410℃については、基材位置における飛行粒子およびガス流速の温度を決めるための十分条件ではありますが、必要条件ではないと考え、削除しました。)
本発明は、この制御を、燃焼ガス中への不活性ガスの混合により行う。
図1の構成例では、燃焼室(Chamber)(1)内にガス混合室(5)を設け、ここに不活性ガスが供給混合されるようにしている。このための装置構成やその細部については各種の態様が考慮されてよいことは言うまでもない。
不活性ガスの混合により、ガス温度と酸素濃度の制御が可能とされる。
そして、図1に示した非対象物(Substrate)への加熱された粒子の衝突速度を500m/s以上とする。
酸素濃度が5vol%を超える場合、ガス温度が1500℃を超える場合、さらには衝突速度が500m/s未満の場合には、上記のとおりのTiの酸化(5mass%以上の酸素含有量)を抑えることや、緻密な組織を得ることは難しくなる。一方、酸素濃度の下限については、高速フレームを生成させる燃焼反応後の酸素含有割合として可能な限り低いことが望ましい。ガス温度は、Ti金属またはその合金粒子の加熱状態と、その流速を左右する。その下限については装置のスケールや粉末の供給料、粉末の種類等によっても相違する。
以上のことを考慮して、実際の操作では、装置スケール等をも考慮することで、不活性ガスの供給量、供給速度が定められることになる。
不活性ガスの種類については、たとえば代表的にはN(窒素ガス)や、Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)等の希ガスが好適なものとして示される。また、条件によってはCO等の他のものであってもよい。
上記ガンを使用して、以下の条件により、各実験例の粒子を噴射してその性能を確認した。

燃料(灯油):0.29 dm・min−1
酸素:0.547 m・min−1
窒素:2.0 m・min−1
ガン出口から基材までの距離:表1に示すとおり
パス数:8
ガン移動速度:700 mm・s−1
ピッチ幅:4 mm
N2Gas(窒素ガス):表1に示すとおり
本発明の開発のために行った実験例を表1に示す。


前記実験例の内、1から4は本発明の実施例であり、その余は比較例である。
本発明は、プラスチック上への美観装飾、耐有機溶媒コーティング、プラスチック表面への耐摩耗性付与等の金属若しくは無機材料のプラスチック表面へのコーティングに有用である。
ウォームスプレーガンを示す概略縦断正面図 実験NO.(写真に対応する実験NO.)1にて得られたサンプルを示す写真(スケール1目盛1mm) 実験NO.(写真に対応する実験NO.)1の基材と吹き付け粒子との境を示す写真 実験NO.(写真に対応する実験NO.)1の基材と吹き付け粒子との境を示す拡大写真 実験NO.(写真に対応する実験NO.)1の基材と吹き付け粒子との境を示す4倍拡大写真

Claims (2)

  1. 粒子を加熱して超音速で基材に吹き付け付着させるウォームスプレー法において、前記基材が合成樹脂であり、前記粒子の加熱温度(T)が4×10℃以上であって下記式1においてKが12未満となるように、粒子の噴射速度(V)と粒子温度(T)と粒子の飛翔距離(L)とを設定して噴射することを特徴とするウォームスプレー法。
    (式1)
    K=V×T/L
    V:粒子の噴射速度(×100m/s)
    T:粒子温度(×100℃)
    L:粒子飛翔距離(噴射口から基材表面までの距離:×100mm)
  2. 請求項1に記載のウォームスプレー法において、その粒子は金属粒子であることを特徴とするウォームスプレー法。
JP2006346968A 2006-12-25 2006-12-25 ウォームスプレー法 Active JP4863487B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006346968A JP4863487B2 (ja) 2006-12-25 2006-12-25 ウォームスプレー法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006346968A JP4863487B2 (ja) 2006-12-25 2006-12-25 ウォームスプレー法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008155129A true JP2008155129A (ja) 2008-07-10
JP4863487B2 JP4863487B2 (ja) 2012-01-25

Family

ID=39656632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006346968A Active JP4863487B2 (ja) 2006-12-25 2006-12-25 ウォームスプレー法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4863487B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012161775A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Taiyo Nippon Sanso Corp 膜エレメント及びその製造方法、並びに膜モジュール
JP2015147981A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 地方独立行政法人 岩手県工業技術センター 被覆体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08290516A (ja) * 1995-04-25 1996-11-05 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd フッ素樹脂フィルム及びその製造方法
JP2003183805A (ja) * 2001-10-09 2003-07-03 National Institute For Materials Science Hvof溶射ガンによる金属皮膜形成方法と溶射装置
JP2005512774A (ja) * 2001-12-14 2005-05-12 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 非溶融ポリマーをスプレーコーティングする高速酸素燃料(hvof)方法および装置
JP2006212624A (ja) * 2005-01-07 2006-08-17 Kobe Steel Ltd 溶射ノズル装置および溶射装置
JP2006274326A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 National Institute For Materials Science Ti皮膜の形成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08290516A (ja) * 1995-04-25 1996-11-05 Ishihara Sangyo Kaisha Ltd フッ素樹脂フィルム及びその製造方法
JP2003183805A (ja) * 2001-10-09 2003-07-03 National Institute For Materials Science Hvof溶射ガンによる金属皮膜形成方法と溶射装置
JP2005512774A (ja) * 2001-12-14 2005-05-12 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー 非溶融ポリマーをスプレーコーティングする高速酸素燃料(hvof)方法および装置
JP2006212624A (ja) * 2005-01-07 2006-08-17 Kobe Steel Ltd 溶射ノズル装置および溶射装置
JP2006274326A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 National Institute For Materials Science Ti皮膜の形成方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012161775A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Taiyo Nippon Sanso Corp 膜エレメント及びその製造方法、並びに膜モジュール
JP2015147981A (ja) * 2014-02-07 2015-08-20 地方独立行政法人 岩手県工業技術センター 被覆体

Also Published As

Publication number Publication date
JP4863487B2 (ja) 2012-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6811812B2 (en) Low pressure powder injection method and system for a kinetic spray process
EP1630253A1 (en) Continuous in-line manufacturing process for high speed coating deposition via kinetic spray process
JP4982859B2 (ja) 有機皮膜の形成方法
US11318669B2 (en) Three-dimensional (3D) printing
WO2004033747A1 (ja) Hvof溶射ガンによる金属皮膜形成方法と溶射装置
EP1579921A2 (en) Improved kinetic spray nozzle system design
JP2006068736A (ja) 動的噴霧ノズルのための取り替え可能なスロート挿入体
JP3612568B2 (ja) Hvof溶射ガンによる金属皮膜形成方法と溶射装置
EP1775026B1 (en) Improved non-clogging powder injector for a kinetic spray nozzle system
ATE337123T1 (de) Verfahren zur herstellung von metallpulver durch thermische zersetzung
WO2014197027A2 (en) Method and apparatus for aerosol direct write printing
EP2791381B1 (en) Reactive gas shroud or flame sheath for suspension plasma spray processes
JP4863487B2 (ja) ウォームスプレー法
JP5769255B2 (ja) サーメット皮膜とそれを形成する噴射用粒子、サーメット皮膜形成方法、皮膜形成品
EP2791382A1 (en) System and method for utilization of shrouded plasma spray or shrouded liquid suspension injection in suspension plasma spray processes
JP2006052449A (ja) コールドスプレー皮膜の形成方法
JP5098109B2 (ja) 皮膜形成方法
JP2011068942A (ja) 皮膜の形成方法
JP6014606B2 (ja) アモルファス皮膜の形成装置および形成方法
US20090214772A1 (en) Method and apparatus for coating powder material on substrate
JP2009120913A (ja) 成膜用ノズルおよび成膜方法ならびに成膜部材
JP5071706B2 (ja) Hvof溶射装置
US20150273510A1 (en) Method and apparatus for aerosol direct write printing
JPWO2009011342A1 (ja) スプレーガンとその制御システム
JP6868858B2 (ja) 皮膜形成方法及び装置、並びに堆積物形成方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091202

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110725

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110802

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110902

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111025

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4863487

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141118

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250