JP2008302311A - Cold spray process - Google Patents
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Description
本発明は、コールドスプレー方法に関する。 The present invention relates to a cold spray method.
近年、新しいコーティング方法として、コールドスプレー方法が注目されている。このコールドスプレーは、材料粉末を作動ガスと共にノズルから高速で噴射し、固相状態のまま基材に衝突させて被膜を形成する技術である。
材料粉末としては、金属、合金、金属間化合物、セラミックスなどが用いられる。また、作動ガスとしては、空気、窒素、ヘリウムなどが用いられ、材料粉末の融点よりも低い温度に設定される。
In recent years, a cold spray method has attracted attention as a new coating method. This cold spray is a technique in which a material powder is jetted from a nozzle at a high speed together with a working gas, and is allowed to collide with a substrate in a solid state to form a coating.
As the material powder, metals, alloys, intermetallic compounds, ceramics, and the like are used. Moreover, air, nitrogen, helium etc. are used as working gas, and it sets to temperature lower than melting | fusing point of material powder.
このコールドスプレーでは、従来のプラズマ溶射法、フレーム溶射法、高速フレーム溶射法などに比べて、材料粉末を高温に加熱する必要がない。このため、加熱による材質変化（酸化や熱変質）が殆どなく、意図した性質を有する被膜を形成することができる。つまり、緻密で密度が高く、密着性が良好な被膜が得られる。 In this cold spray, it is not necessary to heat the material powder to a high temperature as compared with the conventional plasma spraying method, flame spraying method, high-speed flame spraying method and the like. For this reason, there is almost no material change (oxidation and thermal alteration) by heating, and the coating film which has the intended property can be formed. That is, a dense film with high density and good adhesion can be obtained.
コールドスプレーにより形成した皮膜の密着性を向上させる技術として、特許文献１に示す技術が開示されている。この技術は、真空チャンバー内において、基材に対してコールドスプレーを行うものである。
コールドスプレー方法では、皮膜の密着性を向上させることに加えて、スプレー処理時のランニングコストを低減することも要請されている。例えば、作動ガスとして一般的に用いられるヘリウムガスは高価であるため、その使用量を低減させたいという要望がある。
ところが、上述した技術では、チャンバー内を真空にする必要があるため、却ってランニングコストが上昇して不経済になってしまうという問題がある。
In the cold spray method, in addition to improving the adhesion of the film, it is also required to reduce the running cost during the spray process. For example, since helium gas generally used as a working gas is expensive, there is a demand for reducing the amount of use.
However, in the above-described technique, the inside of the chamber needs to be evacuated, so that there is a problem that the running cost increases and it becomes uneconomical.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、皮膜の密着性を向上させると共に、スプレー処理時のランニングコストを低減することができるコールドスプレー方法を提案することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and it aims at proposing the cold spray method which can reduce the running cost at the time of a spray process while improving the adhesiveness of a membrane | film | coat.
本発明に係るコールドスプレー方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明は、材料粉末をノズルから高速で噴射して基材上に堆積させるコールドスプレー方法において、所定圧力に減圧したチャンバー内に前記基材及び前記ノズルを配置する工程と、前記基材に向けて材料粉末を噴射する工程と、を有することを特徴とする。
これにより、材料粉末が受ける空気抵抗が減るので、材料粉末の噴射速度を容易に高められる。
The cold spray method according to the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The present invention relates to a cold spray method in which material powder is sprayed from a nozzle at a high speed to be deposited on a base material, the step of disposing the base material and the nozzle in a chamber depressurized to a predetermined pressure, And jetting the material powder.
Thereby, since the air resistance which material powder receives reduces, the injection speed of material powder can be raised easily.
また、前記所定圧力は、０．０１〜０．１ＭＰａであることを特徴とする。
また、前記所定圧力は、前記ノズルから前記材料粉末と共に噴射する作動ガスの圧力に基づいて規定されることを特徴とする。
また、前記所定圧力は、前記作動ガスの種類に基づいて規定されることを特徴とする。
これにより、作動ガスの使用量を減らしたり、粉末加速性能は劣るが低コストの作動ガスを用いたりすることができる。
The predetermined pressure is 0.01 to 0.1 MPa.
The predetermined pressure is defined based on the pressure of the working gas injected from the nozzle together with the material powder.
The predetermined pressure is defined based on a type of the working gas.
Thereby, the usage-amount of working gas can be reduced, or low-cost working gas can be used although powder acceleration performance is inferior.
また、前記所定圧力は、前記材料粉末の平均粒径に基づいて規定されることを特徴とする。
また、前記所定圧力は、前記材料粉末の種類に基づいて規定されることを特徴とする。
これにより、平均粒径が比較的大きい材料や、硬質なため微細に粉砕しづらい材料であっても、噴射速度を容易に高めることができる。
The predetermined pressure is defined based on an average particle diameter of the material powder.
The predetermined pressure is defined based on a type of the material powder.
Thereby, even if it is a material with a comparatively big average particle diameter, or a material which is hard and is hard to grind | pulverize finely, an injection speed can be raised easily.
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
本発明に係るコールドスプレー方法では、所定圧力に減圧したチャンバー内において材料粉末を高速で噴射するので、材料粉末が受ける空気抵抗が減って材料粉末の噴射速度が容易に高められる。したがって、基材上に、密着度が高く、良質な皮膜を形成することができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
In the cold spray method according to the present invention, the material powder is sprayed at a high speed in a chamber whose pressure is reduced to a predetermined pressure. Therefore, the air resistance received by the material powder is reduced and the spraying speed of the material powder is easily increased. Therefore, a high-quality film can be formed on the substrate with high adhesion.
また、前記所定圧力を前記作動ガスの圧力や種類に基づいて規定して、作動ガスの使用量を減らしたり、低コストの作動ガスを用いたりすることができるので、スプレー処理時のランニングコストを確実に抑えることができる。 In addition, since the predetermined pressure is defined based on the pressure and type of the working gas, the usage amount of the working gas can be reduced, or a low-cost working gas can be used. It can be surely suppressed.
また、前記所定圧力を前記材料粉末の平均粒径や種類に基づいて規定して、平均粒径が比較的大きい材料や、硬質なため微細に粉砕しづらい材料を使用することができので、高性能な皮膜を良好に形成することができる。特に、硬質材料を粉砕して材料粉末を作製するコストを確実に抑えることができる。 In addition, since the predetermined pressure is defined based on the average particle size and type of the material powder, a material having a relatively large average particle size or a material that is hard and difficult to finely pulverize can be used. A high-performance film can be formed satisfactorily. In particular, the cost of pulverizing a hard material to produce a material powder can be reliably suppressed.
以下、本発明に係るコールドスプレー方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、コールドスプレーシステム１の概略構成を示す模式図である。
図２は、コールドスプレー装置１０の概略構成を示す模式図である。
Hereinafter, an embodiment of a cold spray method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a cold spray system 1.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the
コールドスプレーシステム１は、コールドスプレー装置１０と、コールドスプレー装置１０の一部（ノズル１１）を収容する減圧チャンバー２０等から構成される。
コールドスプレー装置１０は、材料粉末Ａを音速〜超音速で基材Ｂの表面に固体状態で衝突させて皮膜Ｒを成膜するための装置であって、材料粉末Ａを高圧の作動ガスＧと共に噴射するスプレーガン１１、所望量の材料粉末Ａを作動ガスＧと共にスプレーガン１１に供給する粉末供給部１２、作動ガスＧを所定温度に加熱してスプレーガン１１に供給するガス加熱器１３、粉末供給部１２及びガス加熱器１３に対して作動ガスＧを供給する不図示のガス供給部等を備えている。
The cold spray system 1 includes a
The
ガス供給部から供給される高圧の作動ガスＧは２つの経路に分岐され、一方の作動ガスＧ１はガス加熱器１３を経て、室温以上、材料粉末Ａの融点又は軟化温度よりも低い温度に加熱された後、スプレーガン１１に供給される。他方の作動ガスＧ２は、粉末供給部１２へ送気され、キャリアガスとして材料粉末Ａと共にスプレーガン１１に供給される。
The high-pressure working gas G supplied from the gas supply unit is branched into two paths, and one working gas G1 is heated to a temperature higher than room temperature and lower than the melting point or softening temperature of the material powder A through the
そして、スプレーガン１１に供給された作動ガスＧ（Ｇ１，Ｇ２）と材料粉末Ａは、スプレーガン１１の先端のノズル１１Ｎを経て音速〜超音速流となり、ノズル１１Ｎの出口から噴出される。材料粉末Ａの吹き付け速度（噴射速度）は、３００〜８００ｍ／ｓ程度である。
なお、作動ガスＧとしては、空気、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが用いられる。特に、不活性ガス（ヘリウム）が好適である。ガス圧力は、０．２７〜０．６９ＭＰａ程度であるが、特に、０．５９〜０．６９ＭＰａ程度が好適である。
Then, the working gas G (G1, G2) and the material powder A supplied to the
As the working gas G, air, nitrogen, helium, argon or the like is used. In particular, an inert gas (helium) is suitable. The gas pressure is about 0.27 to 0.69 MPa, but about 0.59 to 0.69 MPa is particularly suitable.
ノズル１１Ｎの出口から噴出した材料粉末Ａは、固体のまま基材Ｂに衝突する。そして、高速で基材Ｂに衝突した材料粉末Ａは、塑性変形して基材Ｂに付着（皮膜Ｒを形成）する。また、材料粉末Ａが基材Ｂに衝突した際に運動エネルギーが熱エネルギーに変わり、材料によっては材料表面が融点を超え結合し強固な密着力を得ることができる。
The material powder A ejected from the outlet of the
このように、コールドスプレー装置１０は、材料粉末Ａを溶融またはガス化させること無く、作動ガスＧと共に音速〜超音速流で固相状態のまま基材Ｂに衝突させて皮膜Ｒを形成することができる。
従来のプラズマ溶射法、フレーム溶射法、高速フレーム溶射法などに比べ、材料粉末をあまり加熱せずに固相状態のまま基材Ｂに付着させることができる。
これによって得た皮膜Ｒは、緻密で密度、熱伝導率・導電性が高い、密着性も良好である等の優れた性質を有する。特に、材料粉末Ａを加熱して溶融させないので、酸化や熱変質が殆どないという優れた性質を有する。
In this way, the
Compared with the conventional plasma spraying method, flame spraying method, high-speed flame spraying method and the like, the material powder can be adhered to the base material B in a solid state without being heated so much.
The film R thus obtained has excellent properties such as denseness, high density, high thermal conductivity / conductivity, and good adhesion. In particular, since the material powder A is not heated and melted, it has an excellent property that there is almost no oxidation or thermal alteration.
図１に示すように、コールドスプレー装置１０のうちのスプレーガン１１は、延長配管１５を介して減圧チャンバー２０内に収容される。また、基材Ｂも減圧チャンバー２０に収容される。
減圧チャンバー２０には排気装置２２が連結されており、この排気装置２２により減圧チャンバー２０内が０．０１〜０．１ＭＰａ程度に減圧できるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
An exhaust device 22 is connected to the decompression chamber 20, and the exhaust device 22 can decompress the interior of the decompression chamber 20 to about 0.01 to 0.1 MPa.
本実施形態に係るコールドスプレー方法では、まず、排気装置２２を作動させて、コールドスプレー装置１０及び基材Ｂが収容された減圧チャンバー２０内を、０．０１〜０．１ＭＰａ程度（所定圧力）に減圧する。
次に、コールドスプレー装置１０を作動させて、基材Ｂに向けて材料粉末Ａを噴射して皮膜Ｒを形成する。
In the cold spray method according to the present embodiment, first, the exhaust device 22 is operated, and the inside of the decompression chamber 20 in which the
Next, the
図３は、減圧チャンバー２０内の圧力と材料粉末Ａが受ける空気抵抗の関係を示す図である。
減圧チャンバー２０内を減圧すると、材料粉末Ａが受ける空気抵抗は小さくなる。具体的には、減圧チャンバー２０内の圧力が０．０１ＭＰａ程度となると、大気中（０．１ＭＰａ）の場合にくらべて、材料粉末Ａが受ける空気抵抗は１／１０程度となる。
このため、作動ガスＧの使用量（流量）・圧力が一定であれば、材料粉末Ａの噴射速度は高くなる。したがって、例えば、作動ガスＧの使用量（流量・圧力）を減らしたとしても、材料粉末Ａの噴射速度を３００〜８００ｍ／ｓ程度に維持することが可能となる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the pressure in the decompression chamber 20 and the air resistance that the material powder A receives.
When the pressure in the decompression chamber 20 is reduced, the air resistance received by the material powder A decreases. Specifically, when the pressure in the decompression chamber 20 is about 0.01 MPa, the air resistance received by the material powder A is about 1/10 as compared with the case in the atmosphere (0.1 MPa).
For this reason, if the usage-amount (flow volume) and pressure of working gas G are constant, the injection speed of material powder A will become high. Therefore, for example, even if the usage amount (flow rate / pressure) of the working gas G is reduced, the injection speed of the material powder A can be maintained at about 300 to 800 m / s.
また、分子量が大きいために材料粉末Ａの加速性能が低いガス（例えば空気等）を作動ガスＧとして用いることが可能となる。つまり、材料粉末Ａの加速が低くなっても、材料粉末Ａが受ける空気抵抗が小さいので、上述した噴射速度を確保することができる。なお、分子量が大きいガスは、一般に低コストである。
このように、コールドスプレー処理時の作動ガスＧの使用量を減らしたり、低コスト（加速性能が低い）の作動ガスＧを用いたりすることで、ランニングコストを確実に抑えることができる。
In addition, since the molecular weight is large, a gas (for example, air) having a low acceleration performance of the material powder A can be used as the working gas G. That is, even if the acceleration of the material powder A is low, the air resistance received by the material powder A is small, so that the above-described injection speed can be secured. A gas having a high molecular weight is generally low in cost.
As described above, the running cost can be surely suppressed by reducing the amount of the working gas G used during the cold spray process or by using the working gas G having a low cost (low acceleration performance).
更に、材料粉末Ａが受ける空気抵抗は小さくなるので、材料粉末Ａとして平均粒径が比較的大きいもの（例えば、２０〜２５μｍ程度）を用いたとしても、上述した噴射速度（３００〜８００ｍ／ｓ程度）を確保することができる。
例えば、硬質の材料（硬質コーティング材等）では、コールドスプレー方法に適する微細粉末（例えば、平均粒径が５μｍ程度）を作製するために、粉砕処理に多大なコストや時間を要している。
しかし、材料粉末Ａが受ける空気抵抗は少なくなれば、平均粒径が比較的大きい材料粉末Ａであっても、良好にコールドスプレー方法に用いることが可能となるので、粉砕処理の回数・時間を減らことができる。
したがって、硬質で高性能な皮膜を、従来に比べて低コストに形成することができる。
Furthermore, since the air resistance received by the material powder A is reduced, even if a material powder A having a relatively large average particle size (for example, about 20 to 25 μm) is used, the above-described injection speed (300 to 800 m / s) is used. Degree).
For example, in the case of a hard material (hard coating material or the like), in order to produce a fine powder (for example, an average particle size of about 5 μm) suitable for the cold spray method, a large cost and time are required for the pulverization process.
However, if the air resistance received by the material powder A is reduced, even the material powder A having a relatively large average particle size can be used in the cold spray method. Can be reduced.
Therefore, a hard and high-performance film can be formed at a lower cost than conventional.
上述したように、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐ（所定圧力）は、０．０１〜０．１ＭＰａ程度に減圧される。具体的な圧力は、以下の条件に基づいて決定される。 As described above, the pressure P (predetermined pressure) in the decompression chamber 20 is reduced to about 0.01 to 0.1 MPa. The specific pressure is determined based on the following conditions.
第一の条件としては、作動ガスＧの圧力Ｑが挙げられる。すなわち、作動ガスＧの圧力Ｑを小さくするに従って、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐも小さくなるように設定する。
通常、大気中（０．１ＭＰａ）におけるコールドスプレー処理では、作動ガスＧの圧力Ｑは０．５９〜０．６９ＭＰａ程度に設定される。この際、材料粉末Ａが受ける空気抵抗は、約８．４×１０−４ｍＮとなる。
これに対して、例えば、作動ガスＧの圧力Ｑを半分程度（０．２７〜０．３４５ＭＰａ）に設定し、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを０．０５ＭＰａ程度に設定する。
これにより、作動ガスＧの圧力Ｑを小さくしたとしても、材料粉末Ａが受ける空気抵抗が大気中の場合の約半分（約４．３×１０−４ｍＮ）となるので、材料粉末Ａの噴射速度は低下することなく、３００〜８００ｍ／ｓ程度に維持できる。
The first condition includes the pressure Q of the working gas G. That is, the pressure P in the decompression chamber 20 is set so as to decrease as the pressure Q of the working gas G decreases.
Usually, in the cold spray process in the atmosphere (0.1 MPa), the pressure Q of the working gas G is set to about 0.59 to 0.69 MPa. At this time, the air resistance received by the material powder A is about 8.4 × 10 −4 mN.
On the other hand, for example, the pressure Q of the working gas G is set to about half (0.27 to 0.345 MPa), and the pressure P in the decompression chamber 20 is set to about 0.05 MPa.
As a result, even if the pressure Q of the working gas G is reduced, the air resistance received by the material powder A is about half that in the atmosphere (about 4.3 × 10 −4 mN). The speed can be maintained at about 300 to 800 m / s without decreasing.
第二の条件としては、作動ガスＧの種類が挙げられる。
材料粉末Ａを３００〜８００ｍ／ｓ程度の噴射速度まで加速させるためには、加速性能が高いガスを作動ガスとして用いることが好ましい。しかし、上述したように、加速性能が高いガスは、分子量が小さいガス（例えば水素ガス、ヘリウムガス等）であり、一般に高コストである。このため、作動ガスＧの使用量を減らすことができれば、コールドスプレー処理のランニングコストを低減させることができる。
そこで、作動ガスＧが高コストなガスの場合には、例えば、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを０．０７ＭＰａ程度に設定し、作動ガスＧの圧力Ｑを半分程度（０．２７〜０．３４５ＭＰａ）に設定する。
これにより、材料粉末Ａを加速させる能力が半減したとしても、材料粉末Ａが受ける空気抵抗が大気中の場合の約半分となるので、材料粉末Ａの噴射速度は低下することなく、３００〜８００ｍ／ｓ程度に維持できる。したがって、高コストの作動ガスＧ（水素ガス、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等）の使用量を通常の場合（大気中におけるスプレー処理）に比べて、半分以下に減らすことができ、ランニングコストを確実に抑えることができる。
The second condition includes the type of working gas G.
In order to accelerate the material powder A to an injection speed of about 300 to 800 m / s, it is preferable to use a gas with high acceleration performance as the working gas. However, as described above, a gas having high acceleration performance is a gas having a low molecular weight (for example, hydrogen gas, helium gas, etc.), and is generally expensive. For this reason, if the usage-amount of working gas G can be reduced, the running cost of a cold spray process can be reduced.
Therefore, when the working gas G is an expensive gas, for example, the pressure P in the decompression chamber 20 is set to about 0.07 MPa, and the pressure Q of the working gas G is about half (0.27 to 0.345 MPa). ).
As a result, even if the ability to accelerate the material powder A is halved, the air resistance received by the material powder A is about half that in the atmosphere, so that the injection speed of the material powder A does not decrease, and 300 to 800 m / S. Therefore, the amount of high-cost working gas G (hydrogen gas, nitrogen gas, helium gas, argon gas, etc.) used can be reduced to less than half compared to the normal case (spray processing in the atmosphere), and the running cost can be reduced. Can be reliably suppressed.
また、作動ガスＧとして空気、窒素、酸素、二酸化炭素等の比較的低コスト・高分子量のガスを用いると共に、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを減圧して作動ガスＧの加速性能の不足を補うようにしてもよい。すなわち、低コスト・高分子量の作動ガスＧを０．５９〜０．６９ＭＰａ程度に設定し、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを例えば０．０７ＭＰａ程度に設定する。
このように、作動ガスＧとして材料粉末Ａを加速させる性能が劣るガスを用いたとしても、材料粉末Ａが受ける空気抵抗が大気中の場合に比べて小さくなるので、材料粉末Ａの噴射速度は低下することなく、３００〜８００ｍ／ｓ程度に維持できる。
したがって、従来は作動ガスＧとして必ずしも適していなかった高分子量のガスであっても、コールドスプレー処理に好適に用いることが可能となり、コールドスプレー処理のランニングコストの低減を図ることができる。
In addition, a relatively low cost, high molecular weight gas such as air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide or the like is used as the working gas G, and the pressure P in the decompression chamber 20 is reduced to compensate for the lack of acceleration performance of the working gas G. You may do it. That is, the low-cost / high-molecular-weight working gas G is set to about 0.59 to 0.69 MPa, and the pressure P in the decompression chamber 20 is set to about 0.07 MPa, for example.
Thus, even if a gas that accelerates the material powder A is used as the working gas G, the air resistance received by the material powder A is smaller than that in the atmosphere, so the injection speed of the material powder A is It can be maintained at about 300 to 800 m / s without lowering.
Therefore, even a high molecular weight gas that was not always suitable as the working gas G can be suitably used for the cold spray process, and the running cost of the cold spray process can be reduced.
第三の条件としては、材料粉末Ａの平均粒径が挙げられる。
コールドスプレー処理に用いられる材料粉末Ａは、その平均粒径が約５μｍ程度であるのが好ましい。しかし、例えば、硬質のコーティング材（タングステンカーバイド）やセラミックス等を用いる場合には、粉砕処理に多大な労力や時間を費やしている。
そこで、このような材料を材料粉末Ａとして用いる場合には、その平均粒径を例えば２０〜２５μｍ程度に設定し、材料粉末Ａが受ける空気抵抗が増加するのを相殺するように、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを例えば、０．０７ＭＰａ程度に設定する。これにより、３００〜８００ｍ／ｓ程度の噴射速度を確保することができる。
このように、従来よりも平均粒径が比較的大きいものを材料粉末Ａとして用いることができるので、コールドスプレー処理以前の準備処理（材料の粉砕処理）のコスト低減を図ることができる。
The third condition includes the average particle diameter of the material powder A.
The material powder A used for the cold spray treatment preferably has an average particle size of about 5 μm. However, for example, when a hard coating material (tungsten carbide), ceramics, or the like is used, a great deal of labor and time is spent on the grinding treatment.
Therefore, when such a material is used as the material powder A, the average particle diameter is set to about 20 to 25 μm, for example, and the decompression chamber 20 is set so as to offset the increase in air resistance received by the material powder A. The inner pressure P is set to about 0.07 MPa, for example. Thereby, an injection speed of about 300 to 800 m / s can be secured.
Thus, since the thing with an average particle diameter comparatively larger than before can be used as material powder A, the cost reduction of the preparatory process (crushing process of a material) before a cold spray process can be aimed at.
第四の条件としては、材料粉末Ａの種類が挙げられる。すなわち、材料粉末Ａの種類（アルミニウム、ニッケル合金、ＭＣｒＹ等）に応じて、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを設定する。
例えば、比重（重量）が高く、加速性が悪い材料であっても、それに応じて減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを低く（例えば、０．０７ＭＰａ程度）設定することで、３００〜８００ｍ／ｓ程度の噴射速度を確保することできる。
また、例えば、材料粉末Ａが脆性材料の場合には、延性材料の場合に比べて、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを低く設定する。これにより、皮膜Ｒの密着度が劣る脆性材料であっても、噴射速度を上げることで高い密着度の皮膜Ｒを形成可能となる。
これにより、材料粉末Ａに応じて減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを設定することで、例えば、コールドスプレー処理には不適な材料であっても、良好な皮膜Ｒを形成することが可能となる。
The fourth condition includes the type of material powder A. That is, the pressure P in the decompression chamber 20 is set according to the type of material powder A (aluminum, nickel alloy, MCrY, etc.).
For example, even if the material has a high specific gravity (weight) and poor acceleration, by setting the pressure P in the decompression chamber 20 to be low (for example, about 0.07 MPa) accordingly, about 300 to 800 m / s. The injection speed can be ensured.
For example, when the material powder A is a brittle material, the pressure P in the decompression chamber 20 is set lower than that in the case of a ductile material. Thereby, even if it is a brittle material in which the adhesion degree of the film | membrane R is inferior, it becomes possible to form the film | membrane R with a high adhesion degree by raising a spraying speed.
Thereby, by setting the pressure P in the decompression chamber 20 according to the material powder A, for example, it is possible to form a good film R even if the material is not suitable for the cold spray process.
上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において各種条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。 The operation procedures shown in the above-described embodiment, or the shapes and combinations of the constituent members are examples, and can be variously changed based on various conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、減圧チャンバー２０内に、スプレーガン１１（ノズル１１Ｎ）から噴射された作動ガスＧを回収する作動ガス回収装置を配置してもよい。作動ガス回収装置を設けることで、作動ガスＧの消費量を更に抑えることができ、コールドスプレー処理のランニングコストの更なる低減を図ることができる。
For example, a working gas recovery device that recovers the working gas G injected from the spray gun 11 (
上述した実施形態では、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを、例えば作動ガスＧの圧力Ｑに応じて一定に維持する場合について説明したが、これに限らない。作動ガスＧの圧力Ｑ等が変動する場合には、圧力変動をセンサ等により検出し、その検出結果に基づいて減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを制御してもよい。
また、材料粉末Ａの噴射速度を検出して、この噴射速度が３００〜８００ｍ／ｓ程度の範囲内に収まるように、減圧チャンバー２０内の圧力Ｐを制御してもよい。
In the embodiment described above, the case has been described in which the pressure P in the decompression chamber 20 is maintained constant according to, for example, the pressure Q of the working gas G, but is not limited thereto. When the pressure Q or the like of the working gas G varies, the pressure variation may be detected by a sensor or the like, and the pressure P in the decompression chamber 20 may be controlled based on the detection result.
Alternatively, the injection speed of the material powder A may be detected, and the pressure P in the decompression chamber 20 may be controlled so that the injection speed is within a range of about 300 to 800 m / s.
１…コールドスプレーシステム
１０…コールドスプレー装置
１１Ｎ…ノズル
２０…減圧チャンバー
Ｂ…基材
Ａ…材料粉体
Ｇ…作動ガス
Ｒ…皮膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
所定圧力に減圧したチャンバー内に前記基材及び前記ノズルを配置する工程と、
前記基材に向けて前記材料粉末を噴射する工程と、
を有することを特徴とするコールドスプレー方法。 In a cold spray method in which material powder is sprayed at high speed from a nozzle and deposited on a substrate,
Placing the substrate and the nozzle in a chamber depressurized to a predetermined pressure;
Injecting the material powder toward the substrate;
A cold spray method characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=40231489
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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