JP2012241284A - Arc spraying method for forming dense layer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arc spraying method for forming a dense layer on a substrate.SOLUTION: A voltage is applied to two electrically conductive spraying wires 2 so as to generate an arc 6 between the spraying wires 2, whereby a melt 8 is formed from the spraying wires 2 in a melting region 7, and the melt 8 is acted on by a fluid 4. The fluid 4 transfers the melt 8 and deposits it onto the substrate 10 to form the layer 18 on the substrate. During the transfer of the melt 8, oxidizable particles 11 are supplied to the melt 8 and are deposited onto the substrate 10 together with the melt 8. After the arc spraying, the oxidizable particles 11 are at least partly oxidized to densify the layer 18.

Description

本発明は、請求項1の前文に記載された稠密層を製作するためのアーク溶射方法に関するものである。さらに、本発明は、このアーク溶射方法によって製作された稠密層にも関する。   The present invention relates to an arc spraying method for producing a dense layer as described in the preamble of claim 1. Furthermore, the present invention also relates to a dense layer produced by this arc spraying method.

溶射によって製作されるコーティングは、腐食性の環境にしばしば暴露される。たとえば、船舶のデッキのコーティングは、海水を含む海気に極めて厳しく曝されるので、特に腐食による損傷を被り易い。一般に認められるように、たとえば特別の塗装又はコーティングとして腐食防止層を塗布することが知られているが、この点に関し、表面下腐食と言われる現象がしばしば起きる。すなわち、コーティングの下の基体に腐食が生じる。この腐食の結果、コーティング、すなわち、たとえば保護塗料又は溶射された保護層が、基体から破片となって取れる虞れがある。この表面下腐食の原因は、保護コーティングの自然損傷である場合があり、それによって腐食を引き起こす材料、たとえば海水が基体にまで達し、そこで腐食を起こすことになる。しかし、腐食を起こす材料が、毛管現象又は拡散過程によって、損傷を受けていない保護層を貫通して基体に達することも可能である。このように、保護層は、見かけだけであって十分に緻密でない。また、この作用は、保護層が大変粗い場合に特に促進される。しかし、保護層が大変粗いことは、安全対策のために、たとえば、船舶のデッキ上で船員が滑る危険性を最小限にするためにしばしば望ましい。   Coatings produced by thermal spraying are often exposed to corrosive environments. For example, coatings on ship decks are particularly susceptible to damage due to corrosion because they are exposed to severe air, including sea water. As is generally accepted, it is known to apply a corrosion protection layer, for example as a special paint or coating, but in this respect a phenomenon called subsurface corrosion often occurs. That is, corrosion occurs on the substrate under the coating. As a result of this corrosion, the coating, i.e. the protective paint or the sprayed protective layer, for example, can be removed as debris from the substrate. The cause of this subsurface corrosion can be the natural damage of the protective coating, which causes corrosion-causing materials, such as sea water, to reach the substrate and cause corrosion there. However, it is also possible for the material causing corrosion to reach the substrate through the undamaged protective layer by capillarity or diffusion processes. Thus, the protective layer is only apparent and not sufficiently dense. This action is particularly promoted when the protective layer is very rough. However, a very rough protective layer is often desirable for safety measures, for example to minimize the risk of sailors slipping on a ship deck.

したがって、本発明の目的は、基体上に稠密層を製作するための安価で簡単な方法を提案することであり、その稠密層は、特に腐食に対して、その層の下に配置される基体の保護を可能にするものである。その稠密層は、本発明によって設けるべきである。   The object of the present invention is therefore to propose an inexpensive and simple method for producing a dense layer on a substrate, the dense layer being arranged under the layer, in particular against corrosion. It is possible to protect. The dense layer should be provided by the present invention.

この目的を達成するための本発明の主題は、それぞれのカテゴリーの独立請求項によって特徴付けられる。   The subject of the invention for achieving this object is characterized by the independent claims of each category.

本発明によれば、基体上に稠密層を製作するためのアーク溶射法が提案される。すなわち、電圧を2つの導電性の溶射ワイヤ間に印加させ、それによってアークを溶射ワイヤ間に発生させる。溶射ワイヤから融液を融解領域で形成し、その融液を流体によって作用されて、融液を基体まで移動させ、そこで融液を付着させて層を形成する。酸化可能な粒子(oxidizable)を融液に供給して、基体上に融液と共に付着させて、溶射終了後に酸化可能な粒子を層の緻密化のために少なくとも部分的に酸化させる。   According to the present invention, an arc spraying method for producing a dense layer on a substrate is proposed. That is, a voltage is applied between the two conductive spray wires, thereby generating an arc between the spray wires. A melt is formed from the spray wire in the melting region and the melt is acted on by the fluid to move the melt to the substrate where it is deposited to form a layer. Oxidizable particles are supplied to the melt and deposited with the melt on the substrate to oxidize the oxidizable particles at least partially for densification of the layer after thermal spraying is complete.

アーク溶射は、より正確にはワイヤ・アーク溶射ともしばしば呼ばれる溶射プロセスであり、安価で簡単な形で基体上に層を付着させることができる。融液に供給される酸化可能な粒子は、溶射プロセスの後で少なくとも部分的に酸化される。粒子は、酸化によってその体積を増加させて層を緻密化し、層を密封する。これによって、層の下に配置された基体は、腐食から極めて特別の効率で保護することができる。粒子は、層の全体に分散されるので、層の表面が緻密化されるだけでなく、層の全部がその内部で密封される。   Arc spraying, more precisely, is a spraying process often referred to as wire arc spraying, which can deposit a layer on a substrate in an inexpensive and simple manner. The oxidizable particles supplied to the melt are at least partially oxidized after the spraying process. The particles increase their volume by oxidation to densify the layer and seal the layer. In this way, the substrate placed under the layer can be protected from corrosion with very particular efficiency. Since the particles are dispersed throughout the layer, not only is the surface of the layer densified, but the entire layer is sealed within it.

具体的には、酸化可能な粒子が層の体積の3%〜20%の体積を有すると、実際問題として好都合であることが証明されている。   In particular, it has proven to be practically advantageous if the oxidizable particles have a volume of 3% to 20% of the volume of the layer.

第1の好ましいプロセス管理によれば、酸化可能な粒子は流体と混ぜ合わされ、その後で、その流体は融液に作用する。したがって、粒子は、融解領域上に流体と共に衝突し、そこで融液を基体まで搬送する。   According to a first preferred process control, the oxidizable particles are mixed with a fluid, which then acts on the melt. Thus, the particles impinge with the fluid on the melting area, where they transport the melt to the substrate.

別の好ましいプロセス管理は、融解領域と基体との間で酸化可能な粒子を融液に添加するステップを有する。この変形例では、酸化可能な粒子が、融解領域の下流で「噴流」中に導入され、この噴流が融液を基体に搬送する。   Another preferred process control has the step of adding particles oxidizable between the melt zone and the substrate to the melt. In this variant, oxidizable particles are introduced into a “jet” downstream of the melting region, which carries the melt to the substrate.

さらに、酸化可能な粒子が、少なくとも1つの溶射ワイヤの構成要素であることが可能である。そのとき、溶射ワイヤは、たとえば中空ワイヤ又はいわゆる「コア・ワイヤ」として設計される。すなわち、酸化可能な粒子は溶射ワイヤに組み込まれる。   Furthermore, the oxidizable particles can be a component of at least one spray wire. The spray wire is then designed, for example, as a hollow wire or so-called “core wire”. That is, the oxidizable particles are incorporated into the spray wire.

さらに可能なプロセス管理は、酸化可能な粒子を含む第3の溶射ワイヤを設けるステップを有する。   Further possible process management comprises providing a third spray wire comprising oxidizable particles.

好ましい具体例によれば、酸化可能な粒子は、鉄、亜鉛、アルミニウム若しくはマグネシウム又はこれらの元素の合金を含む。これらの元素又は合金は、特に容易に酸化させることができる。鉄に関しては、鉄含有量が重量%で少なくとも50%である複数の酸化可能な鉄化合物又は鉄系の材料が存在する。それらは、本発明による方法に適し、たとえば、クロム及び/又はアルミニウムを有する鉄系の材料である。また、アルミニウム、マグネシウム又は亜鉛は、それらの容易な酸化性及びそれらに付随する体積の増加のために適切である。したがって、酸化されたアルミニウム粉末は、たとえば、酸化されていないアルミニウム粉末の体積のほぼ3倍の体積を有する。さらに、重量%で85%の亜鉛及び15%のAlを含む合金ZnAl85/15が適している。酸化可能な粒子を適切に選択するための1つの基準は、それらが、溶射材料と合金を形成する顕著な傾向を有さないことである。すなわち、酸化可能な粒子が、本発明による方法によって融解又は可塑化され、次いで、それらが基体に融液と共に塗布されたとき、再び凝固することは必要でないとはいえ、大いに可能である。そのような場合、酸化可能な粒子が溶射材料と合金を形成し、そのとき、場合によっては、もう酸化できなくなるか、又は少なくとももう容易には酸化できなくなることは望ましいことではない。例外としては、酸化可能な粒子が、溶射材料の構成要素と容易に酸化できる合金又は他の化合物を形成する場合が考えられる。次いで、酸化可能な粒子が溶射プロセス中だけで形成されること、又は酸化可能な粒子が化合物中に入りそれが酸化可能な粒子であることは、当然、直接利用することができる。   According to a preferred embodiment, the oxidizable particles comprise iron, zinc, aluminum or magnesium or alloys of these elements. These elements or alloys can be oxidized particularly easily. With respect to iron, there are a plurality of oxidizable iron compounds or iron-based materials whose iron content is at least 50% by weight. They are suitable for the method according to the invention, for example iron-based materials with chromium and / or aluminum. Aluminum, magnesium or zinc is also suitable due to their easy oxidizability and the accompanying increase in volume. Thus, the oxidized aluminum powder has a volume that is approximately three times the volume of the unoxidized aluminum powder, for example. Furthermore, the alloy ZnAl85 / 15 containing 85% zinc and 15% Al by weight is suitable. One criterion for proper selection of oxidizable particles is that they do not have a significant tendency to alloy with the spray material. That is, oxidizable particles are greatly possible, although it is not necessary to re-solidify when they are melted or plasticized by the method according to the invention and then applied to the substrate together with the melt. In such a case, it is not desirable that the oxidizable particles form an alloy with the thermal spray material, in which case, in some cases, it can no longer be oxidised, or at least not easily oxidizable. An exception may be that the oxidizable particles form an alloy or other compound that can be readily oxidized with the components of the sprayed material. Then, it can of course be directly utilized that the oxidizable particles are formed only during the thermal spraying process, or that the oxidizable particles enter the compound and are oxidizable particles.

酸化可能な粒子が水によって酸化されることは、ありふれたことである。   It is common for oxidizable particles to be oxidized by water.

また、本発明による方法は、基体が鋼鉄から作られるか、又は表面が鋼鉄である場合の用途に特に適している。特に層の下の鋼鉄の表面下腐食は、層の密封によって、又は層の緻密さによって、実際には完全に恒久的に防止されないとしても、少なくとも効果的に抑制又は遅らせることができる。   The method according to the invention is also particularly suitable for applications where the substrate is made of steel or the surface is steel. In particular, the subsurface corrosion of the steel under the layer can be suppressed or delayed at least effectively, if not actually prevented permanently by the sealing of the layer or by the denseness of the layer.

さらに、本発明による方法を使用して製作された稠密層が提案される。   Furthermore, a dense layer made using the method according to the invention is proposed.

稠密層は、内部圧縮応力を有することが好ましい。稠密層の内部圧縮応力は、酸化可能な粒子の酸化によって直接発生させることができる。なぜなら、酸化に付随する体積増加のために、内部圧縮応力が形成され、基体上の層の耐久性又は密着性をかなり向上させることができるからである。   The dense layer preferably has an internal compressive stress. The internal compressive stress of the dense layer can be generated directly by oxidation of the oxidizable particles. This is because the internal compressive stress is formed due to the volume increase associated with oxidation, which can significantly improve the durability or adhesion of the layer on the substrate.

本発明のさらなる有利な及び好ましい実施例は、従属請求項に記載される。   Further advantageous and preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims.

以下、本発明をより詳細に実施例及び図面を参照して述べる。概略図面で、一部は断面図で示す。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and drawings. In the schematic drawing, a part is shown by sectional drawing.

本発明による方法の第1の実施例を実施するためのアーク溶射装置の主要な部品を示す図。1 shows the main components of an arc spraying device for carrying out a first embodiment of the method according to the invention. 図1と同様であるが、本発明による方法の第2の実施例を実施するためのアーク溶射装置の主要な部品を示す図。FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 but showing the main components of an arc spraying apparatus for carrying out a second embodiment of the method according to the invention. 本発明による方法の別の実施例のための溶射ワイヤを示す図。FIG. 4 shows a spray wire for another embodiment of the method according to the invention. 別の実施例を明確化するための概略図。Schematic for clarifying another Example.

図1に、本発明によるアーク溶射方法の第1の実施例を実施するのに適し、それを用いて稠密層18を基体10上に製作することができる、アーク溶射装置の主な部品を概略図で示す。   FIG. 1 schematically shows the main parts of an arc spraying apparatus suitable for carrying out a first embodiment of the arc spraying method according to the invention, which can be used to produce a dense layer 18 on a substrate 10. Shown in the figure.

アーク溶射装置は、溶射ガン1、第1の供給装置3、酸化可能な粒子11用の貯蔵容器12(酸化可能な粒子11は、通常、粉末の形で貯蔵容器12中に存在する)貯蔵容器12、プロセスを制御するための制御ユニット14を含む。溶射ガン1は、公知の形態で、2つの導電性の溶射ワイヤ2を含み、それらはエネルギー源16に接続され、そのエネルギー源は、溶射ワイヤ2間に融解領域7中でアーク6を発生させることができ、安定した形で、所定の期間にわたってアークを維持することができるように、電気エネルギーを供給する。溶射ワイヤ2は、ワイヤ・ガイド5の(図示していない)貯蔵装置から供給できる。ワイヤ・ガイド5は、案内装置17を介して融解領域7まで溶射ワイヤ2を送るのに適したワイヤ送り13を含む。案内装置17は、エネルギー源16に導電性の装置として接続することができ、溶射ワイヤ2と導電接触状態であり、したがってアーク6の発生に必要な電気エネルギーを溶射ワイヤ2に案内装置17を介して供給できるように設計されることが好ましい。溶射ワイヤ2の材料が、融解領域7中のアーク溶射時に、融液8中に連続的に移動されるので、溶射ワイヤ2は、アーク6を維持するためにワイヤ・ガイド5によって融解領域7中に連続的に送り込む必要がある。   The arc spraying apparatus comprises a spray gun 1, a first supply device 3, a storage container 12 for oxidizable particles 11 (the oxidizable particles 11 are usually present in the storage container 12 in the form of a powder). 12. Includes a control unit 14 for controlling the process. The spray gun 1 comprises, in a known manner, two conductive spray wires 2 that are connected to an energy source 16 that generates an arc 6 in the melting region 7 between the spray wires 2. The electrical energy is supplied so that the arc can be maintained over a predetermined period in a stable manner. The spray wire 2 can be supplied from a storage device (not shown) of the wire guide 5. The wire guide 5 includes a wire feed 13 suitable for feeding the spray wire 2 through the guide device 17 to the melting region 7. The guide device 17 can be connected to the energy source 16 as a conductive device and is in conductive contact with the spray wire 2, so that the electrical energy required for the generation of the arc 6 is passed to the spray wire 2 via the guide device 17. It is preferable to be designed so that it can be supplied. Since the material of the spray wire 2 is continuously moved into the melt 8 during arc spraying in the melting region 7, the spray wire 2 is moved into the melting region 7 by the wire guide 5 to maintain the arc 6. Need to be fed continuously.

アーク溶射方法は、制御された雰囲気下で実施できるが、そうする必要もない。この場合、本方法は、処理チャンバ30中で実施され、それは図1にだけ示され、その雰囲気は、公知の形態で(図示していない)ポンプ及びガス供給装置を使用して設定又はモニタできる。   The arc spray process can be performed in a controlled atmosphere, but it need not be. In this case, the method is carried out in the processing chamber 30, which is only shown in FIG. 1, and its atmosphere can be set or monitored in a known manner using a pump and gas supply (not shown). .

溶射ワイヤ2の材料からアーク6により形成された融液8は、ガス貯蔵器19から第1の供給装置3を介して供給された流体4によって作用される。流体4は、融液8を、被覆すべき基体10の表面9にまで搬送し、それによって層18が形成される。融液8は、所定の作動圧で流体4によって作用され、流体は、ガス、具体的には酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、環境大気、これらの混合体、又は別のガスであることが好ましく、それによって、融液8は、基体10の表面9にぶつけられる。融液8は、そこで凝結して固体状態になる。   The melt 8 formed by the arc 6 from the material of the spray wire 2 is acted on by the fluid 4 supplied from the gas reservoir 19 via the first supply device 3. The fluid 4 carries the melt 8 to the surface 9 of the substrate 10 to be coated, whereby a layer 18 is formed. The melt 8 is acted on by the fluid 4 at a predetermined operating pressure, which is preferably a gas, specifically oxygen, nitrogen, argon, helium, ambient air, a mixture thereof, or another gas. Thereby, the melt 8 is struck against the surface 9 of the substrate 10. The melt 8 then condenses into a solid state.

本発明によれば、酸化可能な粒子11が融液8に供給され、酸化可能な粒子11が基体10上に融液8と共に付着される。この目的のために、ここで述べる第1の実施例によれば、酸化可能な粒子11は流体4と混ぜ合わされ、その後、流体4は融液8に作用する。   According to the present invention, the oxidizable particles 11 are supplied to the melt 8, and the oxidizable particles 11 are deposited on the substrate 10 together with the melt 8. For this purpose, according to the first embodiment described here, the oxidizable particles 11 are mixed with the fluid 4, after which the fluid 4 acts on the melt 8.

この目的のために、接続部15が設けられ、それによって酸化可能な粒子11を貯蔵容器12から供給装置3に移動させることができる。そこでは、酸化可能な粒子が流体4によって運ばれ、粒子11が、融解領域7中で流体4と共に融液8に作用する。このように、酸化可能な粒子11は、融解領域7内で融液8と混ぜ合わされ、そして本体10の表面9に融液8と共に塗布されるように、流体4によって融液8に供給される。   For this purpose, a connection 15 is provided, whereby the oxidizable particles 11 can be moved from the storage container 12 to the supply device 3. There, oxidizable particles are carried by the fluid 4 and the particles 11 act on the melt 8 together with the fluid 4 in the melting region 7. In this way, the oxidizable particles 11 are mixed with the melt 8 in the melting region 7 and supplied to the melt 8 by the fluid 4 so as to be applied together with the melt 8 on the surface 9 of the body 10. .

このプロセスでは、酸化可能な粒子11を、部分的に融解させる、融解させる、又は可塑化させることができる。この場合、粒子11の材料は、好ましくは、粒子11と溶射ワイヤ2の材料との間での合金又は化合物のいずれも実質的に形成しないように選択すべきである。しかし、酸化可能な粒子11が、融液8内で搬送の間に実質的に固体であって、寸法的に安定した状態のままであることも可能である。粒子11は、通常は固体の粒子であり、融液8内で融解されず、その外形を保持し、実質的に固体の状態のままである。粒子11がわずかに部分的に溶解されることだけが、その表面で生じることは、当然、可能である。   In this process, the oxidizable particles 11 can be partially melted, melted or plasticized. In this case, the material of the particles 11 should preferably be selected such that substantially no alloy or compound between the particles 11 and the material of the spray wire 2 is formed. However, it is also possible for the oxidizable particles 11 to be substantially solid during transport in the melt 8 and remain dimensionally stable. The particles 11 are usually solid particles, are not melted in the melt 8, retain their outer shape, and remain substantially in a solid state. Of course, it is possible that only a slight dissolution of the particles 11 occurs on the surface.

溶射プロセスの終了の後、酸化可能な粒子11は層18内で酸化される。これは、酸化手段の作用によって行なわれる。可能な酸化手段は水である。水は、たとえば、層18を浸漬バス中に入れたままにすることができ、層18上に又は層18に、又は基体10に噴霧することができる。また、水とは異なる酸化手段を、当然、使用できる。酸化された粒子11の体積は、酸化されていない状態と比べて増加する。したがって、粒子11は、ある程度膨張し、それによって層18内の細孔、毛細管又は他の開口部若しくは管が閉じられるか又は埋められる。このように層18は酸化によって密封される。この密封は、層18の表面で起こるだけではなく、層18内のどこにでも起こる。これにより、その後に液体が実際に層18内にもはや全く貫通することができず、基体10が特に表面下腐食からもやはり極めて効果的に保護されるという結果がもたらされる。密封又は緻密化が層18の全体で起こるので、層18の表面を粗くザラザラにするように設計することは、品質上で妥協することなく可能である。これは、たとえば、層18が、表面、たとえばその上を人員が歩く船舶のデッキである場合に滑りにくくする予防として有利である。   After completion of the spraying process, the oxidizable particles 11 are oxidized in the layer 18. This is done by the action of the oxidation means. A possible oxidation means is water. The water can, for example, leave layer 18 in the immersion bath and can be sprayed onto layer 18 or onto layer 18 or onto substrate 10. Of course, an oxidation means different from water can be used. The volume of the oxidized particles 11 is increased compared to the unoxidized state. Thus, the particles 11 will expand to some extent, thereby closing or filling the pores, capillaries or other openings or tubes in the layer 18. Thus, layer 18 is sealed by oxidation. This sealing occurs not only at the surface of the layer 18 but also anywhere in the layer 18. This then results in that no liquid can actually penetrate anymore into the layer 18 and the substrate 10 is still very effectively protected, especially from subsurface corrosion. Since sealing or densification occurs throughout layer 18, it is possible to design the surface of layer 18 to be rough and rough without compromising quality. This is advantageous, for example, as a precaution that layer 18 is less slippery when it is a surface, for example, a deck of a ship on which personnel walk.

粒子11の体積増加によって実現できる別の有利な効果は、内部圧縮応力18の発生である。圧縮応力は、酸化時の粒子11の膨張によって層18内に発生して、層18の耐久性又は密着性に有益な影響を及ぼす。   Another advantageous effect that can be realized by increasing the volume of the particles 11 is the generation of internal compressive stress 18. The compressive stress is generated in the layer 18 due to the expansion of the particles 11 during oxidation, and has a beneficial effect on the durability or adhesion of the layer 18.

酸化可能な粒子11が、溶射プロセスの間、融解しないことを望む場合、融液8中の粒子11の形状安定性を、いくつかのパラメータによって保証することができる、すなわち、一方では、当然、粒子11の材料についての適切な選択によって、他方では、粒子11のサイズによって、又は流体11の流量によって保証することができる。また、粒子11の融解は、当然、同じパラメータによって実現することができる。   If it is desired that the oxidizable particles 11 do not melt during the spraying process, the shape stability of the particles 11 in the melt 8 can be ensured by several parameters, i.e., of course, It can be ensured by a suitable choice for the material of the particles 11, on the other hand, by the size of the particles 11 or by the flow rate of the fluid 11. In addition, the melting of the particles 11 can naturally be realized by the same parameters.

多数の材料が、具体的には固体粒子の形で、その後で層18を緻密化するように働く酸化可能な粒子11として適切である。たとえば、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、鉄、又はこれらの元素の互いの間での合金、又は他の元素との合金が適切である。具体的には、鉄含有量が50%よりも多い鉄系の化合物が適切であり、又は、85%の亜鉛及び15%の鉄を含有する合金ZnAl85/15も適切である。   A large number of materials are suitable as oxidizable particles 11, which in particular are in the form of solid particles, which then serve to densify the layer 18. For example, zinc, aluminum, magnesium, iron, or alloys of these elements with each other or with other elements are suitable. Specifically, iron-based compounds with an iron content greater than 50% are suitable, or the alloy ZnAl85 / 15 containing 85% zinc and 15% iron is also suitable.

プロセスを制御又は調整するために、アーク溶射装置は、たとえば、自由にプログラム可能な制御ユニット14を有する。それを用いると、特に次のパラメータを調整又は設定することができ、そのパラメータは、流体4が融液8に対して作用する作動圧、粒子11の供給量、ワイヤ送り13、および溶射ワイヤ2に供給される電気エネルギーである。この目的のために、制御ユニット14は、本装置のそれぞれの構成要素に信号ライン20を介して接続される。さらに、制御ユニット14は、センサ・ライン21を含むことができ、それによって、現在の作動圧、処理チャンバ中のガス圧、環境圧、温度、エネルギー源の電気的動作パラメータ、又は他のパラメータなど、異なる動作パラメータを、図示していないセンサによって、制御ユニット14に伝えることができる。   In order to control or regulate the process, the arc spray device has, for example, a freely programmable control unit 14. With it, in particular, the following parameters can be adjusted or set: the working pressure at which the fluid 4 acts on the melt 8, the feed rate of the particles 11, the wire feed 13 and the spray wire 2. Is the electrical energy supplied to the. For this purpose, the control unit 14 is connected via a signal line 20 to the respective components of the device. In addition, the control unit 14 can include a sensor line 21 such that the current operating pressure, gas pressure in the processing chamber, ambient pressure, temperature, electrical source operating parameters of the energy source, or other parameters, etc. Different operating parameters can be communicated to the control unit 14 by sensors not shown.

稠密層18を製作するために、アーク溶射プロセスによって融解領域7で形成される融液8は、最初に、粒子11が加えられた流体の流れによって、基体10の表面9にまで搬送され、ここで、融液8は、しぶき又は溶滴の形で付着される。酸化可能な粒子11は、固体粒子の形で、又は部分的に融解した形で、又は融解した形で存在し、形成する層18中に組み込まれる。所望の層厚さに達したとき、溶射プロセスは終了される。さらなる処理ステップでは、酸化可能な粒子11が、凝固した層18中で酸化させられ、それによって層18は密封される。   To produce the dense layer 18, the melt 8 formed in the melting region 7 by an arc spray process is first transported to the surface 9 of the substrate 10 by the fluid flow to which the particles 11 have been added, where Thus, the melt 8 is deposited in the form of splash or droplets. Oxidizable particles 11 are present in the form of solid particles, or in a partially melted or melted form, and are incorporated into the forming layer 18. When the desired layer thickness is reached, the spray process is terminated. In a further processing step, the oxidizable particles 11 are oxidized in the solidified layer 18 so that the layer 18 is sealed.

図2に、本発明によるアーク溶射方法の第2の実施例を実施するためのアーク溶射装置の主要な部品を示す。第1の実施例との相違点だけを以下で考察する。また、第1の実施例に関する上記説明は、第2の実施例にも適用される。同じ符号は、同じ部品、又は第1の実施例における機能と機能上同等の部品を示す。   FIG. 2 shows the main components of an arc spraying apparatus for carrying out a second embodiment of the arc spraying method according to the present invention. Only the differences from the first embodiment are considered below. The above description regarding the first embodiment is also applied to the second embodiment. The same reference numerals indicate the same parts, or parts that are functionally equivalent to the functions in the first embodiment.

第1の実施例との主な相違点は、第2の実施例では、酸化可能な粒子11が、融解領域7の流れ方向後方において添加されることだけである。   The main difference from the first embodiment is that in the second embodiment, oxidizable particles 11 are added behind the melting region 7 in the flow direction.

この目的のために、貯蔵容器12から融液8に酸化可能な粒子11を導入できる第2の供給装置31が設けられる。ここでは、粒子11の導入は、融解領域7と基体10との間だけで行われる。この目的のために、第2の供給装置31は開口部32を有し、それは、融解領域7の近くに、しかし融解領域7の基体側に配置される。したがって、粒子11は、そこから、融液8及び流体4から形成された被覆噴流に導入することができる。また、粒子11は、この実施例では、流体4の助けによって第2の供給装置31を通じて搬送することができる。この目的のために、第2の供給装置31は、たとえば、ガス貯蔵器19に、又は離れた流体貯蔵器(図2に図示せず)に接続される。   For this purpose, a second supply device 31 is provided which can introduce oxidizable particles 11 from the storage container 12 into the melt 8. Here, the introduction of the particles 11 is performed only between the melting region 7 and the substrate 10. For this purpose, the second supply device 31 has an opening 32 which is arranged near the melting region 7 but on the substrate side of the melting region 7. Thus, the particles 11 can be introduced from there into a coated jet formed from the melt 8 and the fluid 4. The particles 11 can also be transported through the second supply device 31 with the aid of the fluid 4 in this embodiment. For this purpose, the second supply device 31 is connected, for example, to the gas reservoir 19 or to a remote fluid reservoir (not shown in FIG. 2).

また、図2に示す装置は、エネルギー源16を有し、その例図は、明確化のために、ここでは削除している。   Also, the apparatus shown in FIG. 2 has an energy source 16, the example diagram of which is omitted here for clarity.

また、溶射ワイヤ2の材料からアーク6により形成される融液8は、前に述べた実施例に類似して、ガス貯蔵器19から流体4によって第1の供給装置3を介して基体10の表面9に塗布される。酸化可能な粒子11は、開口部32から融液8内に移動し、次いで基体10にそれと共に搬送される。   Further, the melt 8 formed by the arc 6 from the material of the spray wire 2 is similar to the above-described embodiment in that the base 10 is fed from the gas reservoir 19 by the fluid 4 via the first supply device 3. Applied to the surface 9. The oxidizable particles 11 move from the openings 32 into the melt 8 and are then conveyed along with the substrate 10.

本発明による方法の別の実施例によれば、酸化可能な粒子を、1つ又は両方の溶射ワイヤ2内に含ませることができる。このとき、溶射ワイヤ2は、コア・ワイヤとして設計され、酸化可能な粒子11を、実際の、たとえば金属製の、被覆材料のほかに、追加的に含む。図3に、この溶射ワイヤ2を断面図で示す。この実施例では、図1及び図2に示す貯蔵容器から、酸化可能な粒子11を供給することはもはや必要でない。この別の実施例では、酸化可能な粒子11は、溶射ワイヤ2の融解時に、融解領域7で放出され、次いで基体10に移動し、流体4によって融液8と共に搬送される。そのとき層18内で粒子11の占める体積率は、溶射ワイヤ2内の粒子11の相対的な比率によって設定できる。   According to another embodiment of the method according to the invention, oxidizable particles can be included in one or both spray wires 2. At this time, the spray wire 2 is designed as a core wire and additionally contains oxidizable particles 11 in addition to the actual, eg metallic, coating material. FIG. 3 is a sectional view of the spray wire 2. In this embodiment, it is no longer necessary to supply oxidizable particles 11 from the storage container shown in FIGS. In this alternative embodiment, the oxidizable particles 11 are released at the melting region 7 upon melting of the spray wire 2, then move to the substrate 10 and are carried along with the melt 8 by the fluid 4. At that time, the volume ratio of the particles 11 in the layer 18 can be set by the relative ratio of the particles 11 in the spray wire 2.

図4に、別の実施例を概略的に例示する。この実施例では、酸化可能な粒子11を含む少なくとも1つの第3の溶射ワイヤ22が設けられる。この第3の溶射ワイヤ22は融解領域7内に導入され、そこで、その先端が融解状態にされ、酸化可能な粒子11が、流体4によって融液8と共に基体10に搬送されるように放出される。また、ワイヤ送りが、第3の溶射ワイヤ22のために設けられることを理解されたい。第3の溶射ワイヤ22の供給は、電流を流して、又は電流を流さないで行なえる。第3の溶射ワイヤ22に電流を流す場合、それは、カソードとして、又はアノードとして、選択的に電源を入れることができる。たとえば、少なくとも1つのさらなるアークが生じる。しかし、また、第3の溶射ワイヤが、2つの溶射ワイヤ2間でのアークによって発生される融解領域の熱によってだけで融解するように、電気が通じていなくても、第3の溶射ワイヤに熱を伝導することは可能である。   FIG. 4 schematically illustrates another embodiment. In this embodiment, at least one third spray wire 22 containing oxidizable particles 11 is provided. This third spray wire 22 is introduced into the melting region 7 where its tip is melted and oxidizable particles 11 are released by the fluid 4 so as to be transported along with the melt 8 to the substrate 10. The It should also be understood that a wire feed is provided for the third spray wire 22. The third spray wire 22 can be supplied with current or without current. When a current is passed through the third spray wire 22, it can be selectively powered as a cathode or as an anode. For example, at least one additional arc occurs. However, the third thermal spray wire can be connected to the third thermal spray wire even when no electricity is passed, such that the third thermal spray wire melts only by the heat of the melting region generated by the arc between the two thermal spray wires 2. It is possible to conduct heat.

Claims (11)

基体上に稠密層を製作するためのアーク溶射方法であって、2つの導電性溶射ワイヤ(2)に電圧を印加することによって、アーク(6)を前記溶射ワイヤ(2)間に発生させ、融液(8)を前記溶射ワイヤ(2)から融解領域(7)で生成させ、前記融液(8)を流体(4)によって作用させて、前記流体(4)により前記融液(8)を前記基体(10)まで移動させ、前記基体(10)に前記融液(8)を付着させて層(18)を形成する、前記アーク溶射方法において、
酸化可能な粒子(11)を前記融液(8)に供給して、前記粒子(11)を前記基体(10)上に前記融液(8)と共に付着させ、
前記アーク溶射の終了の後に、前記層(18)を緻密化するために、前記酸化可能な粒子(11)を少なくとも部分的に酸化させることを特徴とする、アーク溶射方法。
An arc spray method for producing a dense layer on a substrate, wherein a voltage is applied to two conductive spray wires (2) to generate an arc (6) between the spray wires (2), A melt (8) is generated from the spray wire (2) in the melting region (7), the melt (8) is acted on by the fluid (4), and the melt (8) is acted on by the fluid (4). In the arc spraying method, the layer (18) is formed by moving the substrate (10) to the substrate (10) and attaching the melt (8) to the substrate (10).
Supplying oxidizable particles (11) to the melt (8) to adhere the particles (11) together with the melt (8) on the substrate (10);
After the end of the arc spraying, the arc spraying method is characterized in that the oxidizable particles (11) are at least partially oxidized in order to densify the layer (18).
前記酸化可能な粒子(11)が、前記層(18)の体積の3%〜20%を占める、請求項1に記載されたアーク溶射方法。   The method of arc spraying according to claim 1, wherein the oxidizable particles (11) occupy 3% to 20% of the volume of the layer (18). 前記酸化可能な粒子(11)を前記流体(4)に混ぜ、その後で、前記流体(4)を前記融液(8)に作用させる、請求項1又は請求項2に記載されたアーク溶射方法。   The arc spraying method according to claim 1 or 2, wherein the oxidizable particles (11) are mixed with the fluid (4), and then the fluid (4) is applied to the melt (8). . 前記酸化可能な粒子(11)を、前記融解領域(7)と前記基体(10)との間で前記融液(8)に添加する、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法。   The oxidizable particles (11) are added to the melt (8) between the melting region (7) and the substrate (10) according to any one of claims 1 to 3. The described arc spraying method. 前記酸化可能な粒子(11)が、少なくとも1つの溶射ワイヤ(2)の構成部材である、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法。   Arc spraying method according to any one of claims 1 to 4, wherein the oxidizable particles (11) are components of at least one spray wire (2). 前記酸化可能な粒子(11)を含む第3の溶射ワイヤ(22)を設ける、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法。   The arc spraying method according to any one of claims 1 to 5, wherein a third spray wire (22) containing the oxidizable particles (11) is provided. 前記酸化可能な粒子(11)が、鉄、亜鉛、アルミニウム、若しくはマグネシウム、又はこれらの元素の合金を含む、請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法。   The arc spraying method according to any one of claims 1 to 6, wherein the oxidizable particles (11) comprise iron, zinc, aluminum, magnesium, or an alloy of these elements. 前記酸化可能な粒子(11)を水によって酸化させる、請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法。   The arc spraying method according to any one of claims 1 to 7, wherein the oxidizable particles (11) are oxidized with water. 前記基体(10)が、鋼鉄製であるか又は鋼鉄の表面を有する、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法。   9. The arc spraying method according to any one of claims 1 to 8, wherein the substrate (10) is made of steel or has a steel surface. 請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載されたアーク溶射方法によって製作された稠密層。   A dense layer manufactured by the arc spraying method according to any one of claims 1 to 9. 内部圧縮応力を有する、請求項10に記載された稠密層。   11. A dense layer according to claim 10, having internal compressive stress.
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