JP2022537983A - 結晶性が増加し、かつ高密度の改善されたコーティングを生成するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
比較例1(乱流プラズマプルームの従来のプロセス)
実施例1(層流プラズマプルームの発明)
Claims (21)
- 修正された層流プラズマプルームプロセスを使用して、溶射されたままの状態の改善された高密度かつ結晶質のコーティングを基材上に生成する方法であって、前記修正された層流プラズマプルームプロセスは、
カスケードトーチを提供する工程と、
前記カスケードトーチの出口から前記基材まで測定される3インチ以上のコーティングプロセススタンドオフ距離を確立する工程と、
前記基材と接触する層流プラズマプルームを生成する工程であって、前記層流プラズマプルームは、前記層流プラズマプルームの長手方向軸に沿って実質的に円柱形状の構造として特徴付けられ、前記層流プラズマプルームは、前記コーティングプロセススタンドオフ距離に実質的に等しい長手方向長さを有する、工程と、
前記基材を前記層流プラズマプルームで予熱して、加熱基材を形成する工程と、
粉末粒子を供給する工程と、
前記粉末粒子を加熱して、溶融粉末粒子を形成する工程と、
前記溶融粉末粒子を前記カスケードトーチの出口から前記層流プラズマプルーム内に方向付ける工程と、
前記溶融粉末粒子を前記加熱基材上に衝突させる工程と、
前記粉末粒子を結晶化させて、前記改善された高密度かつ結晶質のコーティングを形成する工程であって、前記結晶化させることは、補助加熱又は後熱処理工程を使用せずに行われる、工程と、を含む、方法。 - 前記層流プラズマプルーム内の熱エネルギーを前記加熱基材に向かって移す工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記層流プラズマプルームからの半径方向の熱損失を最小化することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記基材を前記コーティングのガラス転移温度以上の温度に予熱する方法である、請求項1に記載の方法。
- 前記溶射されたままの状態の前記改善された高密度かつ結晶質のコーティングが、X線回折によって測定されるとき、乱流プラズマプルームによって生成された対応するコーティングよりも高い結晶化度を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記加熱基材に衝突する際の前記溶融粉末粒子が、従来の乱流プラズマプルームプロセスによって調製されたコーティングと比較して低い冷却速度で冷却を受ける、請求項1に記載の方法。
- 前記粉末粒子を導入する工程が、前記層流プラズマプルームの実質的な破壊を伴わずに行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記層流プラズマプルームの前記実質的に円柱形状の構造の安定性を維持することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記溶射されたままの状態の前記改善された高密度かつ結晶質のコーティングが、200~500倍の倍率の光学顕微鏡法によって視覚的に観察されるとき、乱流プラズマプルームによって生成された対応するコーティングよりも高い密度を有する、請求項1に記載の方法。
- 層流プラズマフローレジームを使用して、改善された高密度かつ結晶質のコーティングを作り出す方法であって、
カソード及びアノード、並びにアーク安定性を提供するための前記カソードと前記アノードとの間にある1つ以上の内部電極インサートを含む、カスケードトーチを提供することと、
前記カスケードトーチの出口から前記基材の表面まで測定される所定のコーティングプロセススタンドオフ距離を確立することと、
前記カスケードトーチの前記出口から前記基材まで延在する層流プラズマプルームの長手方向軸に沿った長手方向長さによって少なくとも部分的に画定される前記層流プラズマプルームを生成することであって、前記層流プラズマプルームが、実質的に円柱形として特徴付けられる、ことと、
前記基材の前記表面を前記層流プラズマプルームで局所堆積スポット温度に予熱して、加熱基材を形成することと、
前記層流プラズマプルームを実質的に破壊することなく粉末材料を導入することと、
前記粉末粒子を加熱して、溶融粉末粒子を形成することと、
前記溶融粉末粒子を前記カスケードトーチの出口から前記層流プラズマプルーム内に、及び前記加熱基材に向かって方向付けることと、
前記溶融粉末粒子を前記加熱基材上に衝突させることと、
前記粉末粒子を結晶化させて、前記改善された高密度かつ結晶質のコーティングを形成することであって、前記結晶化させることは、補助加熱又は後熱処理工程を使用せずに行われる、ことと、を含む、方法。 - 前記コーティングを、乱流プラズマプルームによって生成された対応するコーティングと比較して、アモルファス相の形成を低減又は最小化するのに十分な冷却速度で冷却することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記所定のコーティングプロセススタンドオフ距離が、3インチ以上である、請求項10に記載の方法。
- 前記所定のコーティングプロセススタンドオフ距離に実質的に等しくなるように、前記層流プラズマプルームの前記長手方向長さを作り出し、それを維持することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記層流プラズマプルームの半径方向における前記層流プラズマプルームからの熱損失を最小化するように、前記カスケードトーチを動作させることを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記粉末粒子を前記層流プラズマプルーム内に直接的に更に導入する、請求項10に記載の方法。
- 前記層流プラズマプルーム内への大気巻き込みを最小化することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 更に、前記基材の前記局所堆積スポット温度が、前記コーティングのガラス転移温度以上である、請求項10に記載の方法。
- 前記層流プラズマプルームの前記半径方向に沿って前記層流プラズマプルームの実質的な均一性を維持することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記層流プラズマプルームの前記長手方向軸に実質的に平行な方向で、前記層流プラズマプルームから前記基材に熱エネルギーを移すことを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記改善された高密度かつ結晶質のコーティングの形成中に前記基材との前記層流プラズマプルームの接触を維持することを更に含む、請求項10に記載の方法。
- 前記加熱基材を形成するための前記局所堆積スポット温度が、乱流プラズマプルームによって作り出された対応する局所堆積スポット温度よりも大きい、請求項10に記載の方法。
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