JP2018508644A - Thermal spraying method that integrates selective removal of particles - Google Patents
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Abstract
溶射システム及び方法は、スポットとして基板表面に突出するガス柱の形態で基板に向かって加熱ガスを加速させるノズルを備えた高温ガス発生器を含む。ガス柱に向けられたノズル出口に近接する1つ又は複数の供給原料注入装置は、供給原料源に接続される。高温ガス流は、熱及び運動量を供給原料に伝え、供給原料粒子を基板に衝突させてコーティングを形成する。このシステムは、軸に向けられて液体の源に接続されるノズル出口に近接する1つ又は複数の液体注入装置をさらに含む。このシステムは、液体が注入されるフロー及び速度を制御し、ガス柱内への液体の進入の深さの制御を可能にする。この方法は、準最適な供給原料粒子が基板に付着するのを選択的に防ぐと共に、準最適な堆積物を現場で除去することを可能にする。The thermal spray system and method includes a hot gas generator with a nozzle that accelerates the heated gas toward the substrate in the form of a gas column protruding onto the substrate surface as a spot. One or more feed injectors proximate to the nozzle outlet directed to the gas column are connected to the feed source. The hot gas stream transfers heat and momentum to the feedstock, causing the feedstock particles to impinge on the substrate to form a coating. The system further includes one or more liquid injection devices proximate to the nozzle outlet that are directed toward the shaft and connected to a source of liquid. This system controls the flow and rate at which liquid is injected and allows control of the depth of penetration of the liquid into the gas column. This method selectively prevents sub-optimal feedstock particles from adhering to the substrate and allows sub-optimal deposits to be removed in situ.
Description
本発明は、準最適な供給原料の堆積を飛散中に連続的に削減すると共に、付着性がより低い供給原料及び表面処理グリット粒子などのデブリを基板及びコーティングから現場で除去するための方法を、溶射システムに一体化することに関する。 The present invention provides a method for continuously reducing sub-optimal feedstock deposition during splashing and in situ removal of less adherent feedstock and surface treated grit particles and other debris from substrates and coatings. , Relating to integration into thermal spray systems.
図面のうちの図1を参照すると、従来の溶射は、チャンバ2で生成された高温ガス1の連続的なフローが放出ノズル3を通され、軸5を有する発散的ガス柱4を形成するコーティング方法である。柱4はノズル3と同軸である共にノズル出口から基板表面6に延在し、基板表面6において、ガス柱4は表面スポット7に突出する。ガス柱の縁部への大気の混入により、ガス柱内の温度はガウス分布9に従い(図1)、温度は軸5からの距離に伴って低下する。また、ガス柱の縁部への空気の混入は、ガスの速度を同様のガウス分布9に従って軸5からの距離に伴って低下させる。溶射ガス柱におけるピーク温度(軸5の付近)は、10,000℃を超える値に至る場合がある。その一方で、ガス速度は、1秒当たり数百メートル〜超音速にわたる場合がある。ガスを加熱するための主な方法は、2つ存在する。
Referring to FIG. 1 of the drawings, conventional spraying is a coating in which a continuous flow of
1)燃焼チャンバ:燃焼性のガスと酸素又は空気との混合物が点火され、ノズルを通じて超音速(及び亜音速)で放出される。 1) Combustion chamber: A mixture of combustible gas and oxygen or air is ignited and released at supersonic (and subsonic) through a nozzle.
2)プラズマトロン:プラズマトロンは、アークチャンバを含み、ガスの混合物がチャンバを通じて連続的に供給されると同時に、電気アークをカソードとアノードとの間で生成する。ガス混合物は電気アークによって加熱され、高温高速のプラズマ流としてノズルを通じて放出される。Delceaによる(特許文献1)には、高エンタルピー(HE)のプラズマ流を放射することのできる1つの好ましいプラズマトロンが示されている。 2) Plasmatron: A plasmatron includes an arc chamber, and a mixture of gases is continuously fed through the chamber while simultaneously producing an electric arc between the cathode and anode. The gas mixture is heated by an electric arc and discharged through a nozzle as a high temperature, high velocity plasma stream. Delcea (Patent Document 1) shows one preferred plasmatron capable of emitting a high enthalpy (HE) plasma flow.
供給原料材料が、1つ又は複数の注入装置10を介してガス柱に注入される。供給原料材料はガス柱に同伴されるようになり、ガス柱が熱及び運動量を供給原料材料に伝え、基板表面に供給原料材料を高速で衝突させ、基板表面に供給原料材料が付着して、コーティング11が形成される。溶射コーティングは、主に物理的な力によって基板に付着する。この事実に起因して、典型的には、基板表面は、表面粗さを増大させると共にコーティングが付着可能な固定ポイントを提供するために、コーティングプロセスに先立って、高速研磨性粒子によるブラストによって前処理が施される。それに加えて、基板に衝突する粒子は、衝撃中に層状構造(一般にスプラットと呼ばれる)へと変形するのに十分な融解状態及び速度を達成するために、最適な温度及び速度範囲になければならない。層状構造は、下部の表面に物理的に結合する能力を高めるものである。最適な厚さのコーティングを形成するために、2つ以上のスプラット層が通常は必要であり、その場合、何度かの重複するパスが実施される。パスは概して、ガス柱軸が表面6に対して矢印8によって示されるとおりに動くことから成る。
Feedstock material is injected into the gas column via one or
従来の溶射において、供給原料材料は、一般的には数ミクロン〜数十ミクロンのサイズの様々なコーティング材料の粉末である。粉末は、典型的には搬送ガスのフローを使用して、高温ガス柱に注入される。高温ガス流は、熱及び運動量を粉末に伝え、粉末を融解させると共に基板表面に衝突させて、コーティングを形成する。技術的及び経済的な制約により、溶射粉末は比較的幅広い粒子サイズを有しており、このことは問題を含んでいる。その理由は、粒子が大きいほど、衝突間にスプラットを形成するために必要な熱及び運動量が、より小さい粒子に比べて大きくなるためである。 In conventional thermal spraying, the feedstock material is typically a powder of various coating materials with a size of a few microns to a few tens of microns. The powder is injected into the hot gas column, typically using a carrier gas flow. The hot gas stream transfers heat and momentum to the powder, causing the powder to melt and impinge on the substrate surface to form a coating. Due to technical and economic constraints, the thermal spray powder has a relatively wide particle size, which is problematic. The reason is that the larger the particles, the greater the heat and momentum required to form splats between impacts compared to the smaller particles.
サスペンション溶射(STS)において、供給原料材料は、液体媒体に懸濁した粒子から成る。この懸濁液のフローが、供給原料材料を高温ガス柱に注入するために使用される。したがって、液体媒体が、従来の溶射において使用される搬送ガスに取って代わる。従来の溶射粉末と比較して、これらの粒子は著しく小さく、概してサブミクロン〜ナノミクロンの範囲である。懸濁液にも様々な固体粒子のサイズが存在するが、その範囲は概して従来の溶射粉末のそれよりも小さい。高温ガス流柱への注入の際、懸濁液の液体溶媒はガス柱の熱によって蒸発する。その後、熱及び運動量が引き続き粒子に伝えられ、粒子は融解されると共に基板表面に衝突させられて、コーティングを形成する。 In suspension spraying (STS), the feedstock material consists of particles suspended in a liquid medium. This suspension flow is used to inject the feedstock material into the hot gas column. Thus, the liquid medium replaces the carrier gas used in conventional thermal spraying. Compared to conventional spray powders, these particles are significantly smaller, generally in the submicron to nanomicron range. There are various solid particle sizes in suspension, but the range is generally smaller than that of conventional spray powders. Upon injection into the hot gas flow column, the liquid solvent in the suspension is evaporated by the heat of the gas column. Thereafter, heat and momentum are subsequently transferred to the particles, which are melted and impinged on the substrate surface to form a coating.
従来の粉末及び懸濁液供給原料にみられる粒子サイズのばらつきは、噴霧プロセスにとっては有害である。理想的には、全ての供給原料粒子が、軸5に沿ったガス柱の最も熱く最も速いコア領域において同伴されると共に移動しなければならない。しかしながら、この注入方法(搬送ガス又は液体媒体を問わない)は、典型的には全ての供給原料粒子に対しておよそ同じ速度を与える。結果として、図面のうちの図1に示されるとおり、注入条件及びガス柱条件に最適なサイズの供給原料粒子12のみがガス柱4の軸5付近にとどまり、これにより、供給原料粒子12が、高品質なコーティングを得るのに必要な温度及び速度で基板と衝突させられることになる。最も大きく最も重い粒子13は、ガス柱4に対してより遠くまで進入し、ガス柱4において供給原料注入装置10の反対側にある、より冷たくより速度の低い領域において、コア領域の外側を移動する傾向がある。より冷たくより速度の低い領域において、粒子13は、基板に衝突する際にスプラットを形成するのに十分な熱及び運動量を受けとらない。そのため、それらは基板に良好に付着せず、高品質なコーティングの中央領域を囲む環状の領域に、準最適な堆積物を形成する。同様に、最も小さく最も軽い供給原料粒子14は、高品質なコーティングの中央領域を囲む環状の領域に、準最適な堆積物を形成する。その理由は、これらの粒子はガス柱のコアに進入できず、代わりに、温度及び速度が準最適である縁部を移動するからである。コーティングは、典型的には複数の堆積層を作るための重複するパスによって作られるため、準最適な堆積物がコーティングに閉じ込められ、コーティングの接着性及び完全性を低下させる可能性がある。結果として、コーティング強度は、コーティングにおける準最適な堆積物の形成又は閉じ込めを減らすことによって向上する。準最適な堆積物の形成は、供給原料における最適なサイズの粒子の割合を増加することによって減らすことができるが、しかしながら、粒子サイズの範囲を狭めることは、コーティングプロセスの総コストを著しく増加させる傾向がある。代替的に、望ましくない準最適な堆積物の閉じ込めは、コーティングパスの間にこれらの堆積物を表面から取り除く(clean off)ことによって減らすことができる。
The particle size variations seen in conventional powder and suspension feeds are detrimental to the spraying process. Ideally, all feed particles should be entrained and moved in the hottest and fastest core region of the gas column along
溶射コーティングを施す前に望ましくない材料を表面から取り除くために一般的に使用される技術は、加圧ガスの噴流を表面に向けることを含む。多くの場合、圧縮された噴流のみでは十分に取り除くことができず、そのため、より積極的に取り除くために、ドライアイス又は研磨性セラミックグリットなどの固体粒子が噴流に添加される。研磨性グリットブラストの場合、取り除かれる領域に隣接する、コーティングされた領域が、当該コーティングへの損傷を防ぐために、グリットから覆い隠されるか遮蔽されることが一般に必要である。加えて、グリットブラストプロセスは塵埃粒子を表面上に残し、この塵埃粒子は、コーティングに閉じ込められることがあり、またコーティングの接着性及び完全性を低下させることもある。これらのブラスト技術により、溶射コーティング塗布のために必要とされるものとは別個の装置が使用される。結果として、設備投資、補修管理コスト、及び、ブラスト装置が望ましくない材料を除去している間に溶射プロセスが中断される場合、コーティング製造時間のための追加的な出費が生じる。 A commonly used technique for removing unwanted material from a surface before applying a thermal spray coating involves directing a jet of pressurized gas to the surface. In many cases, the compressed jet alone cannot be removed sufficiently, so solid particles such as dry ice or abrasive ceramic grit are added to the jet for more aggressive removal. In the case of abrasive grit blasting, it is generally necessary that the coated area adjacent to the area to be removed is obscured or shielded from the grit to prevent damage to the coating. In addition, the grit blasting process leaves dust particles on the surface, which can be trapped in the coating and can reduce the adhesion and integrity of the coating. These blasting techniques use a separate device from that required for spray coating application. As a result, capital expenditure, repair management costs, and additional expense for coating production time are incurred if the thermal spray process is interrupted while the blasting device is removing unwanted material.
供給原料注入は停止することができ、別個の装置を必要とせずに準最適な堆積物を表面から取り除くために、高温ガス柱を使用することができるという議論もあり得る。このアプローチは実現可能ではない。その理由は、ガスからの熱が準最適な堆積物を部分的に又は完全に融解させる可能性があり、これは準最適な材料が冷めた後で、準最適な材料の接着性の増大をもたらすためである。さらに、準最適な堆積物の接着性が高温ガス柱により増大するとしても、この融解及び冷却プロセスの結果としての物理的結合及び表面仕上げは、融解粒子の高速衝突によって生じるものと同等ではない。 It may be argued that the feedstock injection can be stopped and a hot gas column can be used to remove sub-optimal deposits from the surface without the need for a separate device. This approach is not feasible. The reason is that the heat from the gas can partially or completely melt the sub-optimal deposit, which increases the adhesion of the sub-optimal material after it has cooled. To bring. Furthermore, even though the sub-optimal deposit adhesion is increased by the hot gas column, the physical bonding and surface finish as a result of this melting and cooling process is not comparable to that caused by the high velocity impact of the molten particles.
De Vriesらによる(特許文献2)は、原子層堆積技術を教示している。供給原料と同一の化学特性を有するコーティングを堆積するために、供給原料はプラズマに注入されない。むしろ、反応性ガスの混合物が反応チャンバに供給され、反応速度を高めるためにプラズマが別個に導入される。ガスからのイオンが、基板に化学的に結合して原子層を形成する。次いで水蒸気が、付加的方法又は置換による方法の何れかによって表面に結合する反応剤として、基板表面に沿って周期的に注入されて、表面の化学的性質を変化させる。このようにして、De Vriesらは、表面の望ましくない原子/分子の既存の化学結合をランダムに破壊するためにより反応性の高い種を使用すると、結果として、より反応性の高い種が望ましくない原子/分子に置き換わると共に表面の化学的性質を変えることを教示している。De Vriesらの技術は、化学的な力の代わりに物理的な力によって結合が生じる溶射プロセスには移転可能でない。例えば、何らかの未知の理由により、De Vriesらによって教示されているとおりにコーティングを溶射しつつ基板表面に沿って水蒸気を注入しようと考える可能性があったとしても、そのことにより、準最適な供給原料粒子が付着を防ぐのに十分な程度に冷却されるという結果にはならない可能性が高く、水蒸気速度が緩く付着した準最適な堆積物を除去することができない可能性も高い。そのため、そのようなことを行うのは当然ではない、というのが本発明者らの考えである。 De Vries et al. (US Pat. No. 5,637,086) teaches atomic layer deposition techniques. In order to deposit a coating having the same chemical properties as the feedstock, the feedstock is not injected into the plasma. Rather, a mixture of reactive gases is supplied to the reaction chamber and a plasma is introduced separately to increase the reaction rate. Ions from the gas are chemically bonded to the substrate to form an atomic layer. Water vapor is then periodically injected along the substrate surface as a reactive agent that binds to the surface by either additional or displacement methods to change the surface chemistry. In this way, De Vries et al., Using more reactive species to randomly break existing chemical bonds of undesired atoms / molecules on the surface, the result is that more reactive species are undesirable. It teaches replacing atoms / molecules and changing surface chemistry. The technique of De Vries et al. Is not transferable to a thermal spray process where bonding occurs by physical forces instead of chemical forces. For example, if for some unknown reason it might be considered to inject water vapor along the substrate surface while spraying the coating as taught by De Vries et al. There is a high probability that the raw material particles will not be cooled to a degree sufficient to prevent adhesion, and there is a high possibility that sub-optimal deposits with a low water vapor velocity cannot be removed. Therefore, the present inventors believe that it is not natural to do such a thing.
Maらによる(特許文献3)は、燃焼チャンバと、プルームを基板に向かって放出するためのノズルとを使用する、溶射システムを教示している。有機/無機金属塩の混合物又は小さいサイズの固体粒子の水若しくは揮発性溶媒における懸濁液を含み得る液体媒体からなる供給原料材料が、プルームに注入される。水及び固体粒子は単一の供給原料として予め混合され、同じ貯蔵器からの混合物としてプルームに供給される。固体粒子のキャリアとして、水を含む懸濁液がMaらによって用いられているが、その理由は単に、ガスをキャリアとして使用する微粒子(サイズが10マイクロメートル未満)を供給することが難しいからである(段落0007)。Maらは、プルームにおける固体粒子から分離された水などの液体の、プルームへの注入を教示しておらず、そのような分離を達成するための条件も実施形態の説明の中で開示していない。さらに、Maらは、形成されるコーティングの堆積特性又は構造を修正するための液体注入を教示していない。 Ma et al. (US Pat. No. 6,057,096) teaches a thermal spray system that uses a combustion chamber and a nozzle for emitting a plume toward the substrate. A feedstock consisting of a liquid medium, which may include a mixture of organic / inorganic metal salts or a suspension of small sized solid particles in water or volatile solvents, is injected into the plume. Water and solid particles are premixed as a single feed and fed to the plume as a mixture from the same reservoir. A suspension containing water is used by Ma et al. As a carrier for solid particles, simply because it is difficult to supply fine particles (less than 10 micrometers in size) that use gas as a carrier. Yes (paragraph 0007). Ma et al. Do not teach the injection of a liquid, such as water, separated from solid particles in the plume into the plume, and the conditions for achieving such separation are also disclosed in the description of the embodiments. Absent. Furthermore, Ma et al. Do not teach liquid injection to modify the deposition characteristics or structure of the coating that is formed.
Kawaguchiらによる(特許文献4)は、半導体ウエハ製造が、雰囲気ガス及び水蒸気に露出されると、ガス状反応物を放出(「アウトガス」)する残渣を生じ得ることを教示している。これらの反応物は、部品又は加工装置に対して汚染又は腐食問題を生じる可能性がある(段落00026)。この問題を解決するために、Kawaguchiらは、真空チャンバ内に閉じ込められた静的で低温のグロー放電プラズマを生じる装置を使用して、残渣を含有するウエハを予め加熱することを説明している(段落0031)。このとき、残渣の化学的性質に依存して、ウエハは酸素含有ガス又は水素含有ガスに露出され、このうちいずれかは水蒸気であり得る(段落0029)。この露出は、問題を含む反応物を放出すると共にそれらを非腐食性で揮発性の種に変え、これらはその後、ガスを排出することによって真空チャンバから除去される(段落0030)。Kawaguchiらによって教示された残渣の除去は、本質的には、真空条件下で静的に実施され、望ましくない材料をガスに変えるように設計された反応性の高い熱処理である。このプロセスは、半導体産業における化学及び関心に固有のものである。このような除去メカニズムは、機械的転置、すなわち粒子とデブリとの衝突によって最も良好に除去される、比較的非反応性であり、化学的に結合していないデブリを含む大気において実施される溶射プロセスには当てはまらない。 Kawaguchi et al. (US Pat. No. 6,057,049) teaches that semiconductor wafer manufacturing can result in residues that release gaseous reactants (“outgas”) when exposed to atmospheric gases and water vapor. These reactants can cause contamination or corrosion problems to the parts or processing equipment (paragraph 0206). To solve this problem, Kawaguchi et al. Describe preheating a wafer containing residue using an apparatus that generates a static, low-temperature glow discharge plasma confined in a vacuum chamber. (Paragraph 0031). At this time, depending on the chemical nature of the residue, the wafer is exposed to an oxygen-containing gas or a hydrogen-containing gas, either of which can be water vapor (paragraph 0029). This exposure releases problematic reactants and turns them into non-corrosive, volatile species that are then removed from the vacuum chamber by venting the gas (paragraph 0030). Residue removal taught by Kawaguchi et al. Is essentially a highly reactive heat treatment that is performed statically under vacuum conditions and designed to turn undesirable material into a gas. This process is unique to chemistry and interest in the semiconductor industry. Such a removal mechanism is a thermal transfer performed in an atmosphere containing relatively non-reactive, chemically unbound debris that is best removed by mechanical transposition, ie, collisions between particles and debris. Does not apply to the process.
Schliengerらによる(特許文献5)は、熱印加コーティングを噴霧するためでなく、むしろゴミを加熱して焼却炉チャンバの底部に位置する回転盤へ圧縮するために、プラズマトーチを使用することを教示している。圧縮及び焼却の後で、チャンバから処理済みのゴミを出して空にし、プロセスが再開される。トーチは、プラズマプルームが回転盤上に向けられた状態で、焼却炉の上部蓋を通じて取り付けられる。処理されるゴミは、液体形状はもちろん固体形状であってもよい。固体及び液体のゴミはプラズマプルームに注入されず、それらは両方とも、プラズマプルームから離れたところに位置する1本の管を通じて供給される(図面の部品22及び第3欄6〜7行)。Schliengerらは、固体及び液体材料をプラズマトーチによって発生させたプラズマに送り込むことを教示しているが、プロセスの目的は供給原料を破壊することである。したがって、Schliengerらは、望ましい供給原料を最大限保持しようとする溶射コーティングプロセスにおいて明らかに利用可能な条件を何ら提供していない。さらに、Schliengerは、供給原料粒子がプルーム内で処理される方法に影響を及ぼす目的で、液体がプラズマプルームに直接注入されるための条件を、何ら提供していない。
Schliinger et al. (US Pat. No. 6,057,096) teaches the use of a plasma torch not to spray a heat applied coating, but rather to heat the garbage and compress it into a turntable located at the bottom of the incinerator chamber. doing. After compression and incineration, the treated waste is removed from the chamber and emptied, and the process is resumed. The torch is attached through the upper lid of the incinerator with the plasma plume directed on the turntable. The waste to be treated may be solid as well as liquid. Solid and liquid debris are not injected into the plasma plume, both of which are fed through a single tube located remote from the plasma plume (
Rosenflanzらによる(特許文献6)は、非晶質材料又はガラス材料を製造することを目的として、供給原料材料を処理するためのプラズマトーチの使用を教示している。様々なセラミック粒子の供給原料が、プラズマプルームに送り込まれるように、搬送ガスの中に懸濁される。所定の長さのプラズマプルームに送り込まれると、供給原料粒子は加熱及び融解されて液滴になる。Rosenflanzらは、液体を同様にプラズマプルームに注入することに関しては、規定していない。代わりに、Rosenflanzらは、融解した供給原料を冷却して球又は玉の形態の粒子にするために、プルーム及び供給原料材料を液体内に噴霧することを教示しており、このプロセスをコーティング製造のプロセスから分離している(パラグラフ0104)。 Rosenflanz et al. (US Pat. No. 5,637,086) teaches the use of a plasma torch to process feedstock materials for the purpose of producing amorphous or glass materials. Various ceramic particle feeds are suspended in the carrier gas to be fed into the plasma plume. When fed into a plasma plume of a predetermined length, the feedstock particles are heated and melted into droplets. Rosenflanz et al. Do not provide for injecting liquid into the plasma plume as well. Instead, Rosenflanz et al. Teach spraying plume and feedstock material into the liquid to cool the molten feedstock into particles in the form of spheres or balls, and this process is coating manufacturing (Paragraph 0104).
上記の技術及び先行技術はいずれも、溶射コーティングプロセス中に表面デブリを制御された方法によって現場で除去しつつ、飛散中に準最適な供給原料粒子の堆積を削減することを可能にしていない。したがって、準最適な特性を有する粒子のコーティングへの閉じ込めを回避するこれらの手段の両方を提供することが望ましいはずである。 Neither the above-mentioned techniques nor the prior art make it possible to reduce the deposition of sub-optimal feedstock particles during spattering while removing surface debris in-situ in a controlled manner during the spray coating process. It would therefore be desirable to provide both of these means to avoid confinement of particles having sub-optimal properties in the coating.
本発明は、準最適な供給原料の堆積を飛散中に連続的に削減するため、並びに、付着性がより低い供給原料及び表面処理グリット粒子などのデブリを基板及びコーティングから現場で除去するための方法を、溶射システムに一体化することに関する。 The present invention is intended to continuously reduce sub-optimal feedstock deposition during splatter and to remove debris such as less adherent feedstock and surface treated grit particles in situ from substrates and coatings. It relates to integrating the method into a thermal spray system.
本発明の一態様において、基板表面にコーティングを形成するために一体化された方法が使用される。この方法は、加熱ガスの源、及び、加熱ガスを自身と同軸のガス流柱に成形するためのノズルとを提供するステップであって、柱は基板表面のスポットに突出する、ステップと、供給原料をガス流柱に注入するのに使用されると共に液体をガス流柱に注入するのに使用される、1つ又は複数の注入装置を提供するステップと、供給原料プロファイルを確立して、供給原料プロファイルの一部を最適であると定めると共に残部を準最適であると定めるステップと、柱の軸の周囲に巻くように配置される1つの第1領域と、第1領域を囲むと共に第1領域と同軸である第2領域とを含む、2つの体積領域をガス流柱内に定めるステップであって、第1領域は基板表面のスポットに突出し、第2領域は基板表面の環状リングに突出し、環状リングはスポットと同軸であると共にスポットを囲む、ステップと、供給原料をガス流柱に注入し、最適な供給原料が流の第1領域に同伴され、その一方で準最適な供給原料が流の第2領域に同伴されるように、ガス流柱内への供給原料進入の深さを制御するために注入パラメータを調整するステップと、液体をガス流柱に注入し、液体が実質的に流の第2領域内に同伴されるように、ガス流柱内への液体進入の深さを制御するために注入パラメータを調整するステップであって、液体は流の第2領域内に同伴された供給原料の準最適な部分の温度を低下させ、温度低下は準最適な供給原料の基板表面への付着を抑える又は防ぐのに十分である、ステップと、液体をガス流柱に注入し、液体が実質的に流の第2領域内に同伴され、液体が基板に衝突して基板上のデブリ又は基板内に埋め込まれたデブリを除去するように、ガス流柱内への液体進入の深さを制御するために注入パラメータを調整する、ステップと、ガス流柱の第1領域によって表面に突出されたスポット内から実質的に供給原料を堆積させることによって、基板表面にコーティングを形成するステップであって、コーティングは、したがって、最適な温度及び速度条件で堆積された供給原料から実質的に構成される、ステップとを含む。 In one aspect of the invention, an integrated method is used to form a coating on the substrate surface. The method includes providing a source of heated gas and a nozzle for shaping the heated gas into a gas flow column coaxial with itself, the column protruding into a spot on the substrate surface, and supply Providing one or more infusion devices used to inject the raw material into the gas flow column and used to inject the liquid into the gas flow column; Defining a portion of the raw material profile as optimal and defining the remainder as sub-optimal, a first region arranged to wrap around a column axis, and surrounding the first region and first Defining two volume regions within the gas flow column, including a second region that is coaxial with the region, wherein the first region projects into a spot on the substrate surface and the second region projects into an annular ring on the substrate surface. The annular ring is A step that is coaxial with the pot and encloses the spot, and injects the feed into the gas stream column, the optimal feed is entrained in the first region of the stream, while the sub-optimal feed is in the second of the stream Adjusting the injection parameters to control the depth of feed penetration into the gas flow column to be entrained in the region; and injecting liquid into the gas flow column; Adjusting the injection parameters to control the depth of liquid penetration into the gas flow column to be entrained in the two zones, wherein the liquid is entrained in the second zone of the flow Reducing the temperature of the sub-optimal portion of the substrate, the temperature decrease being sufficient to suppress or prevent the sub-optimal feedstock from adhering to the substrate surface, injecting the liquid into the gas flow column, Entrained in the second region of the flow, and the liquid hits the substrate Adjusting the injection parameters to control the depth of liquid penetration into the gas flow column to remove debris on the substrate or embedded in the substrate, and a first region of the gas flow column Forming a coating on the substrate surface by substantially depositing the feedstock from within the spots projected to the surface by the coating, the coating thus being from the feedstock deposited at optimum temperature and speed conditions. Comprising substantially configuring steps.
本発明の別の態様において、基板表面にコーティングを形成するよう適合された溶射装置は、加熱ガスの源と、加熱ガスを自身と同軸のガス流柱に成形するためのノズルであって、柱は基板表面のスポットに突出するよう適合される、ノズルと、複数の注入装置であって、当該複数の注入装置は、供給原料をガス流柱に注入するように位置づけられた少なくとも1つの注入装置、及び、液体をガス流柱に注入するように位置付けられた少なくとも1つの注入装置を含み、注入装置は供給原料プロファイルを確立するよう構成され、供給原料プロファイルの第1部分は最適であると共に残部は準最適であり、第1部分及び残部は、柱の軸の周囲に巻くように配置される第1領域、及び、第1領域を囲むと共に第1領域と同軸である第2領域を含む、ガス流柱内の2つの体積領域を画定し、第1領域は基板表面のスポットに突出し、第2領域は基板表面の環状リングに突出し、環状リングはスポットと同軸であると共にスポットを囲む、複数の注入装置と、制御装置及び弁であって、供給原料をガス流柱に注入し、最適な供給原料が流の第1領域に同伴され、その一方で準最適な供給原料が流の第2領域に同伴されるように、ガス流柱内への供給原料進入の深さを制御するために注入パラメータを調整するために、注入装置のうちの少なくとも1つに接続された制御装置及び弁とを含む。制御装置及び弁は、液体をガス流柱に注入するため、及び、液体が実質的に流の第2領域内に同伴されるように、ガス流柱内への液体進入の深さを制御するために注入パラメータを調整するために、注入装置のうちの少なくとも1つに接続され、液体は流の第2領域内に同伴された供給原料の準最適な部分の温度を低下させ、温度低下は準最適な供給原料の基板表面への付着を抑える又は防ぐのに十分である。 In another aspect of the present invention, a thermal spray apparatus adapted to form a coating on a substrate surface includes a source of heated gas and a nozzle for shaping the heated gas into a gas flow column coaxial with itself. A nozzle adapted to project into a spot on the substrate surface, and a plurality of injectors, the plurality of injectors positioned to inject the feedstock into the gas flow column And at least one injection device positioned to inject liquid into the gas flow column, the injection device being configured to establish a feedstock profile, the first part of the feedstock profile being optimal and the remainder Is sub-optimal, and the first part and the rest include a first region arranged to wrap around the axis of the column and a second region surrounding the first region and coaxial with the first region. Defining two volume regions in the gas flow column, the first region protruding into a spot on the substrate surface, the second region protruding into an annular ring on the substrate surface, the annular ring being coaxial with the spot and surrounding the spot; A plurality of injectors, a controller and a valve for injecting a feedstock into the gas flow column, wherein the optimum feedstock is entrained in the first region of the stream, while the suboptimal feedstock is A controller and a valve connected to at least one of the injection devices to adjust the injection parameters to control the depth of feed penetration into the gas flow column to be entrained in the two zones Including. The controller and valve control the depth of liquid entry into the gas flow column to inject liquid into the gas flow column and so that the liquid is substantially entrained in the second region of the flow. In order to adjust the injection parameters, the liquid is connected to at least one of the injection devices and the liquid reduces the temperature of the sub-optimal part of the feed entrained in the second region of the flow, It is sufficient to suppress or prevent the sub-optimal feedstock from sticking to the substrate surface.
より下位の形態において、装置の制御装置及び弁は、ガス流柱の第1領域によって表面に突出されたスポット内から実質的に供給原料を堆積させることによって、基板表面にコーティングを形成するように構成され、コーティングは最適な温度及び速度条件で堆積された供給原料から実質的に構成される。 In a lower form, the controller and valve of the apparatus are adapted to form a coating on the substrate surface by depositing a feedstock substantially from within a spot projected to the surface by the first region of the gas flow column. Constructed, the coating consists essentially of feedstock deposited at optimum temperature and speed conditions.
本発明のこれらの並びに他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を参照することにより、当業者により更に理解及び評価されるであろう。 These and other features, advantages, and objects of the present invention will be further understood and appreciated by those skilled in the art by reference to the following specification, claims, and appended drawings.
溶射装置/システム及び方法は、準最適な供給原料の堆積を飛散中に連続的に削減するために、並びに、付着性がより低い供給原料及び表面処理グリット粒子などのデブリを現場で基板及びコーティングから除去するために、提供される。装置(図2)は、基板表面6のスポットに突出する高温ガス柱4を生成するために使用される、高温ガス発生器2及びノズル3を含む。本発明の例示的な実施形態において、高温ガス柱特性、コーティング性能要件、及び供給原料特性が組み合わさって、最適な供給原料サイズの範囲を定める。したがって、この範囲外にあるどの粒子サイズも、準最適又は望ましくないと分類される。上で言及したとおり、最適寸法内にある粒子のみからなる供給原料サイズ分布は、非現実的である。実際には、最も効率的なシナリオは、図2bに概略的に示されるとおり、供給原料粒子サイズ分布を最適なサイズ範囲内に集中させることである。したがって、ガス柱4において、各区分からの供給原料粒子の所在は、2つの体積領域、すなわち領域15及び領域16を画定する。
Thermal spraying apparatus / systems and methods are used to continuously reduce sub-optimal feedstock deposition during splattering, and on-site substrate and coating debris such as less adherent feedstock and surface treated grit particles. Provided to be removed from. The apparatus (FIG. 2) includes a
領域15は、軸5を囲むと共に基板表面6の中央スポット17に突出する。この領域は最適な供給原料粒子の所在によって特徴付けられ、領域15において生じる粒子温度及び速度条件が表面6に最適なコーティングを生じさせることを意味している。
領域16は、領域15を囲むと共に、基板表面6における中央スポット17を囲む環状の領域18に突出する。領域16は準最適な供給原料粒子の所在によって特徴付けられ、したがって、領域16において生じる粒子温度及び速度条件は、表面6に最適なコーティングを生じさせるには不十分である。結果として、領域18は、準最適な粒子の堆積によって形成される。
The
図3は、システムが、供給原料20をガス柱に注入するための第1注入装置19と、液体22をガス柱に注入するための第2注入装置21とを含む実施形態を示しており、第2注入装置は第1注入装置の下流に、第1注入装置に隣接して位置付けられた状態で示されている。この実施形態について、供給原料粒子サイズ分布は歪められ、最適なサイズ範囲内の粒子のみからなる。結果として、注入装置19のサイズ及び供給原料注入の速度は、領域15への最適な供給原料粒子23の進入を生じさせる。その一方で、準最適な供給原料粒子25は、領域16の上部に限定される。領域15に同伴された最適な供給原料粒子23は、基板表面6に衝突し、スポット17に限定された最適な品質のコーティング24を形成するのに十分な熱及び運動量を高温ガス流から移される。領域16の上部に同伴された準最適な供給原料粒子25は、液体22によって冷却され、これは装置21のサイズ及び液体注入の速度を調整することによって、領域16の上部に主に同伴される。図3に示されるとおり、液体22によって生じる冷却は、準最適な供給原料粒子がスプラットの形成が妨げられるポイントまで融解する程度を減らすことができ、冷却された準最適な供給原料粒子27が表面6に当たって付着せず、コーティングを形成せずに跳ね返るようにする。したがって、液体22及び冷却された準最適な供給原料粒子27は、表面6に衝突可能であると共に研磨媒体として機能することができ、スポット17の移動及びコーティング24の形成よりも早く、表面デブリ26によって表される弱く付着した供給原料及びグリット粒子を除去する。さらに、表面6において研磨媒体として機能する液体22及び冷却された準最適な供給原料粒子27は、グリット粒子28などが埋め込まれた表面デブリを取り除くことができ、それらを表面から除去すると共にそれらがコーティングに閉じ込められないようにする。さらに、高温ガス流による加熱及び衝突する液体による冷却は、表面6及び弱く付着した/埋め込まれたデブリ粒子26,28の拡張及び収縮を、それぞれ、それらのデブリ粒子の表面からの除去を支援するような方法で引き起こすことが可能である。強化された研磨性プロセスが求められる場合、液体22はシリコン又はアルミニウム酸化物などの研磨性微粒子の懸濁液を含有してもよい。微粒子は領域16の上部に同伴され、そこで微粒子は、衝突の際に表面6に付着するのに必要な速度又は融解の程度を達成すること無く、表面6に向かって加速される。これらの微粒子は、したがってデブリ26,28の除去を増進する。
FIG. 3 shows an embodiment in which the system includes a
図4は、供給原料粒子サイズ分布がガウシアンであり、最適なサイズ範囲を下回る粒子と上回る粒子とを含有する実施形態を示している。この場合、供給原料流20で注入された最適よりも大きい粒子29は、領域15を貫通して領域16の下部に同伴されるようになる。これらの粒子29は領域16において十分な熱及び運動量を受け取らないため、これらは表面デブリ30によって表される準最適な堆積物を形成し、これはスポット17の移動及びコーティング24の形成の後を追う。図3を参照して上記で検討されたとおり、最適よりも小さい供給原料粒子25は、領域15に進入するのに十分な運動量を有していない。結果として、準最適な供給原料粒子25は、表面6に衝突した際に最適なコーティング24を形成するのに十分な熱及び運動量を受け取らない領域16に同伴し、そのため、それに代えて、準最適な供給原料粒子25は表面デブリ26に加わる。表面デブリ26,30と関連するネガティブな状況は、図4の好ましい実施形態に示されるとおり、相対する液体注入装置21,31を組み込むことによって解決される。注入装置31のサイズ及び注入の速度は、液体32の同伴が実質的に領域16の下部内で生じるように調整される。次いで、幾つかの粒子29が液体32によって冷却され、基板に付着するのには不十分な程度に融解して基板に衝突し、これらの冷却された準最適な供給原料粒子33は、表面6に当たって付着せず、コーティングを形成せずに跳ね返る。したがって、液体32及び準最適な供給原料粒子33は、表面6に衝突可能であると共に研磨媒体として機能することができ、スポット17の動き及びコーティング24の形成の後を追って、領域18の部分において弱く付着した表面デブリ30を除去する。また、この除去の仕組みは、表面6からグリット粒子34などの埋め込まれたデブリを除去することもできる。さらに、高温ガス流による加熱及び衝突する液体による冷却は、表面6及び弱く付着した/埋め込まれたデブリ粒子30,34の拡張及び収縮を、それぞれ、それらのデブリ粒子の表面からの除去を支援するような方法で引き起こすことも可能である。
FIG. 4 shows an embodiment where the feedstock particle size distribution is Gaussian and contains particles below and above the optimal size range. In this case, larger than
領域16の上部に関して、動きの仕組みは、図3を参照して上で説明されたものと同じである。液体22による領域16における準最適な供給原料粒子25の冷却は、衝突の際の表面6への付着を減らす。図4に示されるとおり、幾つかの冷却された準最適な供給原料粒子27が表面6に当たって、全く付着することなく跳ね返る。したがって、液体22及び準最適な供給原料粒子27は、表面6に衝突可能であると共に研磨媒体として機能することができ、スポット17の移動及びコーティング24の形成よりも早く、表面デブリ26によって表される弱く付着した供給原料及びグリット粒子を除去する。さらに、表面6において研磨媒体として機能する液体22及び準最適な供給原料粒子27は、グリット粒子28などの埋め込まれた表面デブリを取り除くことができ、それらを表面から除去すると共にそれらがコーティングに閉じ込められることを防ぐ。さらに、高温ガス流による加熱及び衝突する液体による冷却は、表面6及び弱く付着した/埋め込まれたデブリ粒子26,28の拡張及び収縮を、それぞれ、それらのデブリ粒子の表面からの除去を支援するような方法で引き起こすことが可能である。
With respect to the upper portion of
出力の増加のためにより多量の供給原料が注入されることが求められる場合、複数の供給原料注入装置をガス流の軸5の周囲に分配することができる。図面のうちの図5は、図4に示されたシステムの別の好ましい実施形態を表しており、追加的な供給原料注入装置35が供給原料注入装置19の反対側に位置している。準最適な粒子及び表面デブリの注入及び除去の仕組みは、図3及び図4に示された実施形態について説明された仕組みのミラーである。
Multiple feedstock injectors can be distributed around the
本発明の別の実施形態において、図面のうちの図6は、軸5の周囲に配置された複数の供給原料注入装置19,35及び複数の液体注入装置21,31を備えた、ノズル3の概略正面図を示している。
In another embodiment of the present invention, FIG. 6 of the drawings shows the
本発明を組み込む溶射システムの別の好ましい実施形態が、図面のうちの図7に概略的に示されている。ガス流柱がノズル3から基板表面6へと延在している状態で示されており、柱は軸5を囲む画定されたコア領域15を有する。供給原料注入装置19は、フロー制御弁37を有する状態で示されている。同様に、液体注入装置21は、フロー制御弁38を有する状態で示されている。各注入装置のうちの1つが図7に示されている。しかしながら、制御弁37,38の両方に接続された注入装置を1つだけ組み込むこともできるし、又は、図6を参照して上で説明されたとおり、軸5の周囲に配置された複数の注入装置が用いられてもよい。図7に示される実施形態について、第1ステップにおいて、溶射システムが表面6に対して矢印8に平行に移動して、1層又は複数層のコーティング11又は24を、図1、3、4、又は5を参照して上で説明された方法によって堆積させる。第2ステップにおいて、供給原料フローが弁37で止められ、液体が実質的にガス流の領域15の範囲内に同伴されるように、液体速度が弁38によって調整される。第3ステップにおいて、溶射システムが表面6に対して矢印8及び/又は矢印39の方向に移動して、図3、4、又は5を参照して上で説明された方法により、デブリ粒子26,28を表面6及びコーティング11又は24から取り除く。第4ステップにおいて、制御弁37が開かれ、供給原料及び液体フローが、1層又は複数層のコーティング11又は24を、図1、3、4、又は5を参照して上で説明された方法によって堆積するように調整される。
Another preferred embodiment of a thermal spray system incorporating the present invention is shown schematically in FIG. 7 of the drawings. A gas flow column is shown extending from the
本発明の概念から逸脱することなく、前述の構造に変形及び修正が可能であることが理解される。さらに、そのような概念は、特許請求の範囲がそれらの言語で別段の定めを明示しない限り、後述の特許請求の範囲によってカバーされることを意図されることが理解される。 It will be understood that variations and modifications can be made to the structure described above without departing from the inventive concepts. It is further understood that such concepts are intended to be covered by the following claims, unless the claims explicitly indicate otherwise in those languages.
排他的な性質又は特権が主張される本発明の実施形態は、後述の通り定義される。 Embodiments of the invention in which an exclusive property or privilege is claimed are defined as follows.
Claims (14)
加熱ガスの源、及び、加熱ガスを自身と同軸のガス流柱に成形するためのノズルを提供するステップであって、前記柱は前記基板表面のスポットに突出する、ステップと、供給原料を前記ガス流柱に注入するのに使用されると共に液体を前記ガス流柱に注入するのに使用される、1つ又は複数の注入装置を提供するステップと、
供給原料プロファイルを確立して、該供給原料プロファイルの一部を最適であると定めると共に残部を準最適であると定めるステップと、
前記柱の軸の周囲に巻くように配置される1つの第1領域と、該第1領域を囲むと共に該第1領域と同軸である第2領域とを含む、2つの体積領域を前記ガス流柱内に定めるステップであって、前記第1領域は前記基板表面のスポットに突出し、前記第2領域は前記基板表面の環状リングに突出し、前記環状リングは前記スポットと同軸であると共に前記スポットを囲む、ステップと、
供給原料を前記ガス流柱に注入し、前記最適な供給原料が前記流の前記第1領域に同伴され、その一方で前記準最適な供給原料が前記流の前記第2領域に同伴されるように、前記ガス流柱内への供給原料進入の深さを制御するために注入パラメータを調整するステップと、
液体を前記ガス流柱に注入し、前記液体が実質的に前記流の前記第2領域内に同伴されるように、前記ガス流柱内への液体進入の深さを制御するために前記注入パラメータを調整するステップであって、前記液体は前記流の前記第2領域内に同伴された前記供給原料の準最適な部分の温度を低下させ、前記温度低下は前記準最適な供給原料の前記基板表面への付着を抑える又は防ぐのに十分である、ステップと、
液体を前記ガス流柱に注入し、前記液体が実質的に前記流の前記第2領域内に同伴され、前記液体が前記基板に衝突して前記基板上のデブリ又は前記基板内に埋め込まれたデブリを除去するように、前記ガス流柱内への前記液体進入の深さを制御するために前記注入パラメータを調整する、ステップと、
前記ガス流柱の前記第1領域によって前記表面に突出された前記スポット内から実質的に供給原料を堆積させることによって、前記基板表面にコーティングを形成するステップであって、前記コーティングは、したがって、最適な温度及び速度条件で堆積された供給原料から実質的に構成される、ステップと
を含む、基板表面にコーティングを形成するために使用される一体化された方法。 An integrated method used to form a coating on a substrate surface,
Providing a source of heated gas and a nozzle for shaping the heated gas into a gas flow column coaxial with itself, wherein the column protrudes into a spot on the substrate surface; Providing one or more injection devices used to inject the gas flow column and to inject liquid into the gas flow column;
Establishing a feedstock profile, defining a portion of the feedstock profile as optimal and determining the remainder as suboptimal;
Two volume regions including one first region arranged to wrap around the axis of the column and a second region surrounding the first region and coaxial with the first region are divided into the gas flow The first region projects into a spot on the substrate surface, the second region projects into an annular ring on the substrate surface, the annular ring is coaxial with the spot and Enclose, step,
A feedstock is injected into the gas flow column so that the optimum feedstock is entrained in the first region of the stream while the suboptimal feedstock is entrained in the second region of the stream. Adjusting the injection parameters to control the depth of feedstock entry into the gas flow column;
Injecting liquid into the gas flow column and controlling the depth of liquid penetration into the gas flow column such that the liquid is substantially entrained in the second region of the flow Adjusting a parameter, wherein the liquid lowers the temperature of the sub-optimal portion of the feedstock entrained in the second region of the stream, the temperature drop being reduced by the suboptimal feedstock. Steps sufficient to suppress or prevent adhesion to the substrate surface;
Liquid is injected into the gas flow column, the liquid is substantially entrained in the second region of the flow, and the liquid hits the substrate and is embedded in debris on the substrate or in the substrate. Adjusting the injection parameter to control the depth of the liquid entry into the gas flow column to remove debris;
Forming a coating on the substrate surface by depositing a feedstock material substantially from within the spot projected to the surface by the first region of the gas flow column, the coating thus comprising: An integrated method used to form a coating on a substrate surface comprising the step of substantially consisting of a feedstock deposited at optimum temperature and rate conditions.
前記ガス流柱の前記第1領域に進入する液体の圧力及び速度を調整するステップと、
デブリを除去することを目的として、前記コーティング及び前記コーティングに隣接する表面の一方又は両方にわたって、前記柱を動かすステップと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 Stopping the feedstock flow;
Adjusting the pressure and velocity of the liquid entering the first region of the gas flow column;
The method of claim 1, further comprising moving the pillar across one or both of the coating and a surface adjacent to the coating for the purpose of removing debris.
加熱ガスの源と、
加熱ガスを自身と同軸のガス流柱に成形するためのノズルであって、前記柱は前記基板表面のスポットに突出するよう適合される、ノズルと、
複数の注入装置であって、該複数の注入装置は、供給原料を前記ガス流柱に注入するように位置付けられた少なくとも1つの注入装置、及び、液体を前記ガス流柱に注入するように位置付けられた少なくとも1つの注入装置を含み、前記注入装置は供給原料プロファイルを確立するよう構成され、該供給原料プロファイルの第1部分は最適であると共に残部は準最適であり、前記第1部分及び前記残部は、前記柱の軸の周囲に巻くように配置される第1領域、及び、該第1領域を囲むと共に該第1領域と同軸である第2領域を含む、前記ガス流柱内の2つの体積領域を画定し、前記第1領域は前記基板表面のスポットに突出し、前記第2領域は前記基板表面の環状スポットに突出し、前記環状スポットは前記スポットと同軸であると共に前記スポットを囲む、複数の注入装置と、
制御装置及び弁であって、前記供給原料を前記ガス流柱に注入すると共に前記ガス流柱内への供給原料進入の深さを制御するために注入パラメータを調整するために、前記注入装置のうちの少なくとも1つに接続される、制御装置及び弁と
を含み、
前記制御装置及び弁はまた、液体を前記ガス流柱に注入するため、及び、前記液体が実質的に前記流の前記第2領域内に同伴されるように、前記ガス流柱内への液体進入の深さを制御するために前記注入パラメータを調整するために、前記注入装置のうちの少なくとも1つに接続され、前記液体は前記流の前記第2領域内に同伴された前記供給原料の準最適な部分の温度を低下させ、前記温度低下は前記準最適な供給原料の前記基板表面への付着を抑える又は防ぐのに十分であり、
それにより、前記ガス流柱の前記第1領域によって前記表面に突出された前記スポット内から実質的に前記供給原料を堆積させることによって、前記装置は前記基板表面にコーティングを形成することが可能となり、前記コーティングは最適な温度及び速度条件で堆積された供給原料から実質的に構成される、基板表面にコーティングを形成するのに使用される溶射装置。 A thermal spraying device used to form a coating on a substrate surface,
A source of heated gas;
A nozzle for shaping a heated gas into a gas flow column coaxial with itself, the column adapted to project into a spot on the substrate surface;
A plurality of injection devices, wherein the plurality of injection devices are positioned to inject at least one injection device into the gas flow column, and to inject liquid into the gas flow column; At least one injection device configured to establish a feedstock profile, wherein the first portion of the feedstock profile is optimal and the remainder is suboptimal, the first portion and the The remainder includes a first region arranged to wrap around the axis of the column, and a second region surrounding the first region and coaxial with the first region. One volume region is defined, the first region projects into a spot on the substrate surface, the second region projects into an annular spot on the substrate surface, the annular spot is coaxial with the spot and the Surrounding the pot, and a plurality of injection devices,
A controller and valve for injecting the feed into the gas flow column and adjusting the injection parameters to control the depth of feed entry into the gas flow column; A controller and a valve connected to at least one of the
The controller and valve also provide liquid to the gas flow column for injecting liquid into the gas flow column and so that the liquid is substantially entrained in the second region of the flow. To adjust the injection parameters to control the depth of penetration, the liquid is connected to at least one of the injection devices and the liquid is entrained in the second region of the stream. Reducing the temperature of the sub-optimal part, the temperature drop being sufficient to suppress or prevent adhesion of the sub-optimal feed to the substrate surface;
Thereby, the apparatus can form a coating on the substrate surface by substantially depositing the feedstock from within the spot protruding from the surface by the first region of the gas flow column. A thermal spray apparatus used to form a coating on a substrate surface, wherein the coating consists essentially of a feedstock deposited at optimum temperature and speed conditions.
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