JP2587459B2 - 溶射装置 - Google Patents
溶射装置Info
- Publication number
- JP2587459B2 JP2587459B2 JP63145264A JP14526488A JP2587459B2 JP 2587459 B2 JP2587459 B2 JP 2587459B2 JP 63145264 A JP63145264 A JP 63145264A JP 14526488 A JP14526488 A JP 14526488A JP 2587459 B2 JP2587459 B2 JP 2587459B2
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- Japan
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- magnetic field
- plasma
- pair
- plasma gun
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶射装置に関する。
溶射装置は、母材表面上に、所期の目的に対応した特
殊な材料の表面被覆層を形成するための装置であり、第
８図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）原理図に示すように、いく
つかの型式のものが知られている。
殊な材料の表面被覆層を形成するための装置であり、第
８図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）原理図に示すように、いく
つかの型式のものが知られている。
同図（Ａ）の爆発溶射は酸素とアセチレンの混合ガス
を爆発させ、半溶融状態になった粉末状の溶射材料を母
材表面に８回/secでパルス的にマッハ約２の高速で噴射
する手段であり、同時（Ｂ）のプラズマ溶射はアーク中
に不活性ガスを供給し、プラズマジエットを発生させ
て、溶射材料を溶融し、マッハ約１の速度で母材に連続
噴射する手段であり、同図（Ｃ）のジエットコートはプ
ロピレン，エチレン，水素ガス等と酸素による超高速燃
焼ガスジエットで粉末粒子を加熱するとゝもに加速さ
せ、マッハ約２の高速で母材に連続噴射する手段であ
る。
を爆発させ、半溶融状態になった粉末状の溶射材料を母
材表面に８回/secでパルス的にマッハ約２の高速で噴射
する手段であり、同時（Ｂ）のプラズマ溶射はアーク中
に不活性ガスを供給し、プラズマジエットを発生させ
て、溶射材料を溶融し、マッハ約１の速度で母材に連続
噴射する手段であり、同図（Ｃ）のジエットコートはプ
ロピレン，エチレン，水素ガス等と酸素による超高速燃
焼ガスジエットで粉末粒子を加熱するとゝもに加速さ
せ、マッハ約２の高速で母材に連続噴射する手段であ
る。
この種の溶射によれば、母材表面部の耐摩耗性，耐熱
性，硬度，寿命等が改善されるのであるが、これらの特
性の改善は、一つには溶射材料が母材に衝突・付着する
ときの飛翔速度に依存し、飛翔速度は第９図線図に示す
ように爆発溶射やジエットコートの場合でも700m/s程度
であり、飛翔速度と気孔率，接着力との関係は、第10図
線図に示すように、前者は小さい方が良く、後者は大き
い方が良いので、飛翔速度が大きい程、良い特性の被覆
層が得られることが理解される。
性，硬度，寿命等が改善されるのであるが、これらの特
性の改善は、一つには溶射材料が母材に衝突・付着する
ときの飛翔速度に依存し、飛翔速度は第９図線図に示す
ように爆発溶射やジエットコートの場合でも700m/s程度
であり、飛翔速度と気孔率，接着力との関係は、第10図
線図に示すように、前者は小さい方が良く、後者は大き
い方が良いので、飛翔速度が大きい程、良い特性の被覆
層が得られることが理解される。
従来装置では、飛翔速度は高々700m/sが最大であり、
これ以上のものは実現していない。これは、一つには、
爆発等の化学的反応による加速に依存する場合の限界に
達していると考えられる。しかし、被覆層の性能向上の
ために、飛翔速度の向上は強く求められているところで
ある。
これ以上のものは実現していない。これは、一つには、
爆発等の化学的反応による加速に依存する場合の限界に
達していると考えられる。しかし、被覆層の性能向上の
ために、飛翔速度の向上は強く求められているところで
ある。
一方、従来の装置では、溶射面積（一回の掃引面積）
が比較的小さく、大面積の処理には長時間を要したの
で、この改善も望まれる。
が比較的小さく、大面積の処理には長時間を要したの
で、この改善も望まれる。
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、
飛翔速度を増加するとゝもに大きな溶射面積を短時間で
カバーする高性能の溶射装置を提供することを目的とす
る。
飛翔速度を増加するとゝもに大きな溶射面積を短時間で
カバーする高性能の溶射装置を提供することを目的とす
る。
そのために本発明は、プラズマの生成，噴出を行うプ
ラズマガン部と、その前方に上記プラズマガン部と同軸
的に配列された筒体に付設され、上記筒体の中心線に対
して互いに直交し、上下方向の一様磁束密度の磁界を形
成する上下１対の永久磁石もしくは電磁石からなる磁界
発生装置と、左右１対の電極よりなり左右方向の電界を
形成する１対の電極からなる電界発生装置とからなる電
磁加速部を設けたことを特徴とする。
ラズマガン部と、その前方に上記プラズマガン部と同軸
的に配列された筒体に付設され、上記筒体の中心線に対
して互いに直交し、上下方向の一様磁束密度の磁界を形
成する上下１対の永久磁石もしくは電磁石からなる磁界
発生装置と、左右１対の電極よりなり左右方向の電界を
形成する１対の電極からなる電界発生装置とからなる電
磁加速部を設けたことを特徴とする。
このような構成によれば、プラズマガン部で発生され
た溶射粒子は互いに直交する磁界及び電界の電磁作用に
より大きく加速されて増速することができ、また電磁加
速部の断面積を大きくすることにより容易に大面積への
溶射を可能とする。
た溶射粒子は互いに直交する磁界及び電界の電磁作用に
より大きく加速されて増速することができ、また電磁加
速部の断面積を大きくすることにより容易に大面積への
溶射を可能とする。
本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図
はその側面図、第２図は第１図の内部縦断面図、第３図
は第１図のIII−IIIに沿った横断面図、第４図は第３図
のコイルに電流を流した場合の磁界を示す同じく横断面
図、第５図はその際のプラズマの加速要領を示す縦断面
図、第６図，第７図はそれぞれ第１〜３図のコイルの変
形例を示す縦断面図，横断面図である。
はその側面図、第２図は第１図の内部縦断面図、第３図
は第１図のIII−IIIに沿った横断面図、第４図は第３図
のコイルに電流を流した場合の磁界を示す同じく横断面
図、第５図はその際のプラズマの加速要領を示す縦断面
図、第６図，第７図はそれぞれ第１〜３図のコイルの変
形例を示す縦断面図，横断面図である。
まず、第１〜３図において、プラズマ生成噴出部４に
連結して、筒体１を設け、これの外部に磁界発生装置２
−1,2−2,内部に電極３−1,3−２を装着して、一体とし
て電磁加速部を形成する。
連結して、筒体１を設け、これの外部に磁界発生装置２
−1,2−2,内部に電極３−1,3−２を装着して、一体とし
て電磁加速部を形成する。
一般には磁界発生装置２−1,2−２としては、均一な
高磁界を発生するために、鞍型か、レーストラック型の
超伝導コイルが適しており、本図は鞍型コイルを採用し
ている。筒体１はコイルで発生した磁界が乱されないよ
うに非磁性材で作られている。
高磁界を発生するために、鞍型か、レーストラック型の
超伝導コイルが適しており、本図は鞍型コイルを採用し
ている。筒体１はコイルで発生した磁界が乱されないよ
うに非磁性材で作られている。
第３図において、コイルに図示印で示した方向に通電
すると、第４図に示すように磁界（Ｂ）が発生し、この
状態で、プラズマガン部４から、初期速度（vl）で、電
磁加速部に入射したプラズマは、導電性を有しているの
で、正・負の電極３−1,3−２によって通電することが
でき、また電流Ｉで示した方向（磁界（Ｂ）に垂直方
向）に通電すると、フレミングの左手側に基づき、両者
に垂直な方向つまり進行方向に加速され、加速は電界と
磁界が存在する全領域にて、継続的に行われ、加速力
（Ｆ）は、理想的には次式で与えられる。
すると、第４図に示すように磁界（Ｂ）が発生し、この
状態で、プラズマガン部４から、初期速度（vl）で、電
磁加速部に入射したプラズマは、導電性を有しているの
で、正・負の電極３−1,3−２によって通電することが
でき、また電流Ｉで示した方向（磁界（Ｂ）に垂直方
向）に通電すると、フレミングの左手側に基づき、両者
に垂直な方向つまり進行方向に加速され、加速は電界と
磁界が存在する全領域にて、継続的に行われ、加速力
（Ｆ）は、理想的には次式で与えられる。
Ｆ＝ｊ・Ｂ・ａ・ｂ・ｌ 但し、ｊは電流密度で、Ｉ＝ｊ・ｂ・ｌ 従って、目標の出口速度（v0）を得るために必要な加
速力は、ｊ・Ｂ・ｌを適正に選定することにより得られ
る。このように所定の高速が得られたプラズマに溶射材
を混入すると、第５図に示すように、ターゲット（被溶
射材）上に溶射が行われる。
速力は、ｊ・Ｂ・ｌを適正に選定することにより得られ
る。このように所定の高速が得られたプラズマに溶射材
を混入すると、第５図に示すように、ターゲット（被溶
射材）上に溶射が行われる。
こゝで、溶射材供給口６は、本図では出口近傍に設け
てあるが、必ずしもこの位置に限るものではなく早い時
期に混入するケースも可能である。
てあるが、必ずしもこの位置に限るものではなく早い時
期に混入するケースも可能である。
シード供給口５はプラズマ（＋溶射材）の導電率向上
のためのシード元素を投入する場合を示し、これも必ず
しも、この図示の位置に限るものではない。
のためのシード元素を投入する場合を示し、これも必ず
しも、この図示の位置に限るものではない。
一方、大面積溶射は、その要求に応じてａ・ｂの寸法
値を大きく定めることにより、容易に可能となる。
値を大きく定めることにより、容易に可能となる。
なお、上記の説明は磁界発生装置２−1,2−２として
大空間・高磁界の発生に有利な超伝導コイルの採用を前
提に行ったが、最近の高磁界永久磁石の採用も、可能で
あり、その一例を第６〜７図に示すと、比較的ギヤップ
長さｃを小さくとれば同ギヤップ間には高磁界の発生が
可能であり、大巾の高速化が可能となる。
大空間・高磁界の発生に有利な超伝導コイルの採用を前
提に行ったが、最近の高磁界永久磁石の採用も、可能で
あり、その一例を第６〜７図に示すと、比較的ギヤップ
長さｃを小さくとれば同ギヤップ間には高磁界の発生が
可能であり、大巾の高速化が可能となる。
このような装置によれば、下記の効果が奏せられる。
（１） 電磁加速部においてプラズマ及び溶射材は加速
をされ、それによって従来の溶射装置で得られる飛翔速
度以上の高速が得られる。
をされ、それによって従来の溶射装置で得られる飛翔速
度以上の高速が得られる。
（２） 電磁加速部の口径の大型化により、大面積の短
時間溶射が容易に可能となる。
時間溶射が容易に可能となる。
要するに本発明によれば、プラズマの生成，噴出を行
うプラズマガン部と、その前方に上記プラズマガン部と
同軸的に配列された筒体に付設され、上記筒体の中心線
に対して互いに直交し、上下方向の一様磁束密度の磁界
を形成する上下１対の永久磁石もしくは電磁石からなる
磁界発生装置と、左右１対の電極よりなり左右方向の電
界を形成する１対の電極からなる電界発生装置とからな
る電磁加速部を設けたことにより、飛翔速度を増加する
とゝもに大きな溶射面積を短時間でカバーする高性能の
溶射装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なもの
である。
うプラズマガン部と、その前方に上記プラズマガン部と
同軸的に配列された筒体に付設され、上記筒体の中心線
に対して互いに直交し、上下方向の一様磁束密度の磁界
を形成する上下１対の永久磁石もしくは電磁石からなる
磁界発生装置と、左右１対の電極よりなり左右方向の電
界を形成する１対の電極からなる電界発生装置とからな
る電磁加速部を設けたことにより、飛翔速度を増加する
とゝもに大きな溶射面積を短時間でカバーする高性能の
溶射装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なもの
である。
第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は第１
図の内部縦断面図、第３図は第１図のIII−IIIに沿った
横断面図、第４図は第３図のコイルに電流を流した場合
の磁界を示す同じく横断面図、第５図はその際のプラズ
マの加速要領を示す縦断面図、第６図，第７図はそれぞ
れ第１〜３図のコイルの変形例を示す縦断面図，横断面
図である。 第８図は公知の溶射装置を示す原理図、第９図は従来の
溶射装置における粒子飛行速度を示す線図、第10図は粒
子飛行速度と気孔率，接着力との関係を示す線図であ
る。 １……筒体、２−1,2−２……磁界発生装置、３−1,3−
２……電極、４……プラズマガン部、５……シード供給
口、６……溶射材供給口、７……ターゲット（被溶射母
材）
図の内部縦断面図、第３図は第１図のIII−IIIに沿った
横断面図、第４図は第３図のコイルに電流を流した場合
の磁界を示す同じく横断面図、第５図はその際のプラズ
マの加速要領を示す縦断面図、第６図，第７図はそれぞ
れ第１〜３図のコイルの変形例を示す縦断面図，横断面
図である。 第８図は公知の溶射装置を示す原理図、第９図は従来の
溶射装置における粒子飛行速度を示す線図、第10図は粒
子飛行速度と気孔率，接着力との関係を示す線図であ
る。 １……筒体、２−1,2−２……磁界発生装置、３−1,3−
２……電極、４……プラズマガン部、５……シード供給
口、６……溶射材供給口、７……ターゲット（被溶射母
材）
Claims (1)
- 【請求項１】プラズマの生成，噴出を行うプラズマガン
部と、その前方に上記プラズマガン部と同軸的に配列さ
れた筒体に付設され、上記筒体の中心線に対して互いに
直交し、上下方向の一様磁束密度の磁界を形成する上下
１対の永久磁石もしくは電磁石からなる磁界発生装置
と、左右１対の電極よりなり左右方向の電界を形成する
１対の電極からなる電界発生装置とからなる電磁加速部
を設けたことを特徴とする溶射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63145264A JP2587459B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 溶射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63145264A JP2587459B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 溶射装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01313896A JPH01313896A (ja) | 1989-12-19 |
| JP2587459B2 true JP2587459B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=15381110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63145264A Expired - Lifetime JP2587459B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 溶射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2587459B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3918379B2 (ja) | 1999-10-20 | 2007-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 溶射方法、溶射装置及び粉末通路装置 |
| CN112090653A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-18 | 冯娟 | 一种基于电磁加速的涂料喷枪 |
| CN113289827A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-24 | 西安建筑科技大学 | 一种电磁喷涂装置及其使用方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4256779A (en) * | 1978-11-03 | 1981-03-17 | United Technologies Corporation | Plasma spray method and apparatus |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP63145264A patent/JP2587459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01313896A (ja) | 1989-12-19 |
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