JP2689200B2 - 金属溶射皮膜の改質溶射方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、金属溶射皮膜の改質
溶射方法及びその装置に関し、詳しくは、手持ち式のア
ーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射機により溶射皮膜
を形成する金属溶射皮膜の改質溶射方法及びその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーク溶線式溶射機又はガス溶線
式溶射機の金属溶射により、金属表面に皮膜を形成する
に際して、例えば図１４に示すような装置が用いられ
た。これは、一般的なアーク溶線式溶射設備を示してい
る。この図１４において、８００はエアーコンプレッサ
ー、８０１は冷却水の収容部、８０２はエアーレシーバ
ー、８０３はエアー除湿機、８０４はエアークリーナ
ー、８０５はエアー調整器、８０６はアーク溶射制御ト
ランス、８０７はエアー流量計、８０８は溶射材料ワイ
ヤーコントロール装置、８０９はアーク溶射機、８１０
は被溶射体を示している。このアーク溶射機８０９は、
図１５へ示すように、先端にエアーキャップ８１１が螺
着している。そして、エアーコンプレッサー８００によ
って送られてくる高速圧縮空気８１４を噴射口８１５よ
り噴射し、通電ワイヤー材８１２から電気アーク８１３
を飛ばすのである。

【０００３】又図１６に示すものは、一般的なガス溶線
式溶射設備である。この図１６において、９００はエア
ーコンプレッサー、９０１は冷却水の収容部、９０２は
エアーレシーバー、９０３はエアー除湿機、９０４はエ
アークリーナー、９０５はエアー調整器、９０６はアセ
チレン又はプロパンのボンベ、９０７は酸素又は水素の
ボンベ、９０８ばガス流量計、９０９はエアー流量計、
９１０は溶射材料ワイヤーコントロール装置、９１１は
ガス溶射機、９１２は被溶射体を示している。このガス
溶射機９１１は、図１７へ示すように、ノズル９１４先
端にエアーキャップ９１５が装着されている。そして、
この装置において、熱源としてガス燃焼炎、電気、アー
ク炎、プラズマアーク炎が用いられる。９１６は、圧縮
空気又は不活性ガスを示している。又９１７は溶射材料
（粉末線）を、９１８は空気流を、９１９は燃焼ガスを
夫々示している。このようなガス溶射機９１１におい
て、溶射しつつある材料先端９２０から、微細化された
金属粒子９２１が飛ばされ、被溶射体９１２である前処
理された母材９２２表面に溶射金属層９２３を形成する
のである。

【０００４】このような上記アーク溶線式溶射機及びガ
ス溶線式溶射機の何れにあっても、被溶射体の表面に対
し溶射するに際して、被溶射体から適当な距離（ガス溶
線式の場合は１０〜２５ｃｍ前後）をおいて、溶射機か
ら皮膜形成を行おうとする金属の溶射を行っていたので
ある。特にこの図１６へ示す溶射機は、手持ちで、溶射
を行うものであるため、可搬性に優れ、現場での補修に
用いることができ便利である。

【０００５】一方、このような従来の溶射装置では、溶
射皮膜の多孔性を改善して無気孔の皮膜を形成すること
ができなかった。更に皮膜形成後に適当な後処理（熱拡
散、加熱溶融、加熱封孔含浸、又は封孔剤の真空加熱含
浸、有機又は無機質の封孔剤塗布又は浸漬当の何れか
の）工程を必要とした。特に溶射皮膜のまま耐食や環境
遮断を必要とする場合は全て上記の後処理を必要とした
のであった。

【０００６】具体的に説明すると、アーク溶線式溶射機
によって、例えば母材にチタン溶射皮膜を形成した場
合、図１８に示すように母材ｂ（ＳＵＳ３０４）の表面
の皮膜ａには多くの孔ｃが存在するのである（この図１
８は、倍率１００倍の断面写真を濃墨によりトレースし
たものである）。

【０００７】又ガス溶線式溶射機によって、例えば通常
のエアー方式によるタンタル溶射皮膜を母材に形成した
場合を例に採ると、図１９に示すように、この場合も又
母材ｂ（ＳＵＳ３０４）の表面の皮膜ａには多くの孔ｃ
が存在するのである（この図１９は、倍率１００倍の断
面写真を濃墨によりトレースしたものである）。

【０００８】このように溶射皮膜に生じた多くの孔を、
封孔等の溶射後の適当な処理によって塞ぐのは面倒であ
る。一方、溶射による酸化皮膜の形成を改善すべく、特
開昭６４−２５９６４号公報及び特開昭４８−１００３
３２号公報に見られる提案がなされている。

【０００９】この特開昭６４−２５９６４号公報に掲げ
られた発明は、基材の表面に気体噴射用ノズルを向け、
前記ノズルの前方に、１対の金属ワイヤを連続的に供給
し、前記１対の金属ワイヤの先端部間にアークを発生さ
せ、前記アークの熱によって前記１対の金属ワイヤの先
端部を溶融させ、前記ノズルから気体を前記溶融金属に
向けて噴射して前記溶融金属を飛散させ、画して飛散し
た溶融金属粒子を、前記基材の表面に付着させることか
らなるアーク溶射方法において、溶射雰囲気を不活性ガ
ス雰囲気に保ち、前記ノズルから不活性ガスを前記溶融
金属に向けて噴射することを特徴とするアーク溶射方法
なるものである。そして、この特開昭６４−２５９６４
号公報には、上記不活性ガス雰囲気を保つためにカバー
を用いることが掲げられている。

【００１０】又、上記特開昭４８−１００３３２号公報
に掲げられた発明は、金属溶射法による溶射被膜鋼材の
製造法において、溶射域を包むように不活性ガスを吹き
出させることによって不活性ガスカーテンを作成せしめ
るか、又はカバーを設けてその内部で不活性ガスを吹き
込みながら周囲の空気雰囲気を遮断して、その内部で同
様の不活性ガスを使用して溶融金属を溶射することを特
徴とする溶射皮膜鋼材の製造方法なるものである。これ
にも、外気を遮断して皮膜中の酸化物の発生を低下させ
方法の一つとして、カバーを用いるものが掲げられてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このようなカバーの形
成によって、空孔の発生も低減することが期待されるも
のであった。しかし、上記両公報の何れにも、そのカバ
ー内の、雰囲気を排出するための手段は何ら掲げられて
おらず、カバー内の気体を排出するためには、カバー先
端を、被溶射面から離して、カバー内部の気体を排出す
る必要があった。このため、上述のような手持ち式の溶
射機では、常に一定の間隔で溶射を行うことができず、
ムラの生じ易いものとなっていた。

【００１２】本願発明は、上記課題の解決を目的とし、
溶射の機動性の良さと、空孔がなく厚みにムラのない溶
射皮膜の形成の両立を図るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本願第１の発明
に係る金属溶射皮膜の改質溶射方法は、アーク溶線式溶
射機又はガス溶線式溶射機による金属溶射に際し、噴射
のためのガスとして不活性ガスを使用し、噴射口から被
溶射面に至る噴射物の飛散経路の周囲を、適当なカバー
９によって囲うことを特徴とし、下記の構成を採るもの
である。即ち、上記カバー９の先端周縁に切欠部を形成
して、カバー９先端を被溶射面に当接させて溶射を行
い、このとき、切欠部よりカバー９内部の排気を行うこ
とを特徴とする。

【００１４】又本願第２の発明に係る金属溶射皮膜の改
質溶射方法は、アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機による金属溶射に際し、噴射のためのガスとして不活
性ガスを使用し、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛
散経路の周囲を、適当なカバー９によって囲うものにつ
いて下記の構成を採るものである。即ち、上記カバー９
の先端に突起９５を形成し、この突起９５先端を被溶射
面に当接させて溶射を行い、このとき、突起９５と被溶
射面との間の隙間よりカバー９内部の排気を行うことを
特徴とする。

【００１５】そして本願第３の発明に係る金属溶射皮膜
の改質溶射装置は、アーク溶線式溶射機又はガス溶線式
溶射機と、カバー９とを備えてなり、上記溶射機は、噴
射口より不活性ガスを用いて溶射金属を噴射するもので
あり、上記カバー９は、上記溶射機の噴射口に設けら
れ、上記噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路の
周囲を囲うものについて下記の構成を採るものである。
即ち、上記カバー９は、その先端周縁に切欠部として形
成された適宜数の排気部９４が設けられたものである。

【００１６】又本願第４の発明に係る金属溶射皮膜の改
質溶射装置は、アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
機と、カバー９とを備えてなり、上記溶射機は、噴射口
より不活性ガスを用いて溶射金属を噴射するものであ
り、上記カバー９は、上記溶射機の噴射口に設けられ、
上記噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路の周囲
を囲うものについて下記の構成を採るものである。即
ち、上記カバー９は、その先端に突起９５が設けられ、
突起９５先端を被溶射面へ当接させた際、カバー９と被
溶射面との間に排気用の隙間が確保されるものである。

【００１７】

【作用】上述の通り、本願第１の発明に係る金属溶射皮
膜の改質溶射方法にあっては、カバー９の先端の突起９
５先端を被溶射面に当接させた状態にて溶射を行い、切
欠部よりカバー内部の排気を行うものである。このよう
にカバー９の先端を被溶射面へ当接させて溶射を行うこ
とにより、被溶射面へ対し常に一定の距離を以て溶射を
行うこととなり、厚みにムラのない皮膜を得ることがで
きる。

【００１８】上述の通り、本願第２の発明に係る金属溶
射皮膜の改質溶射方法にあっては、カバー９の先端の突
起９５先端を被溶射面に当接させた状態にて溶射を行
い、突起９５と被溶射面との間の隙間よりカバー９内部
の排気を行うものである。このようにカバー９（突起９
５）の先端を被溶射面へ当接させて溶射を行うことによ
り、被溶射面へ対し常に一定の距離を以て溶射を行うこ
ととなり、厚みにムラのない皮膜を得ることができる。

【００１９】又上述の通り、本願第３の発明に係る金属
溶射皮膜の改質溶射装置にあっては、上記カバー９の先
端周縁に切欠部を形成することにより、排気部９４が備
えられたものであるため、カバー９の先端を被溶射面へ
当接させても、この排気部９４より、カバー９内部の排
気を行うことができる。このため、カバー９の先端を被
溶射面へ当接させた溶射が可能となり、被溶射面へ対し
常に一定の距離で、溶射を行うことができる。

【００２０】更に、本願第４の発明に係る金属溶射皮膜
の改質溶射装置にあっては、上記カバー９の先端に突起
９５が設けられたものであるため、カバー９の先端を被
溶射面へ当接させても、この突起９５と被溶射面との間
に生じる隙間から、カバー９内部の排気を行うことがで
きる。このため、カバー９（突起９５）の先端を被溶射
面へ当接させた溶射が可能となり、被溶射面へ対し常に
一定の距離で、溶射を行うことができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を基に本願発明の実施例を具体的
に説咀する。図１へ本願発明の一実施例を掲げる。この
図１に示すものは、アーク溶線式溶射機において本願発
明を実施したものである。先ず、１次ガス１０１とし
て、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ
_２）等の不活性ガスを収容した第１ガスボンベ１と、同
じく２次ガス１０２として、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウ
ム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスを収容した
第２ガスボンベ２とを用意する。１１は第１ガスボンベ
１のガス圧力調整器を示しており、２１は第２ガスボン
ベ２のガス圧力調整器を示している。

【００２２】上記第１ガスボンベ１は、管１３と、この
管１３に続く管１４によってアーク溶射機３に接続され
ている。管１３と管１４との間には、ガス流量計１５が
介されている。同じく上記第１ガスボンベ２は、管２３
と、この管２３に続く管２４によってアーク溶射機３に
接続されている。管２３と管２４との間には、ガス流量
計２５が介されている。

【００２３】上記溶射機３は、図１に示すワイヤーコン
トロール装置のドラム４、ドラム５より、溶射材料６，
７が供給される。８はアーク制御トランスを示してい
る。

【００２４】図１へ示すように溶射機３は、作業を行う
ものが、手に持ち、被溶射体１００へ向かって溶射する
ことが可能な形状、寸法のものである。このように溶射
機３は、携帯用のものを採用することが、機動性の面で
有利であり、現地での溶射を可能とするものである。そ
してこの溶射機３は、被溶射体１００に対向する先端に
後述するカバー９が設けられる。

【００２５】管１４は、既述の通り、溶射機３へ接続さ
れ、図２へ示す溶射機３の１次ガスの噴出路１２へ連絡
するものである。管２４は、溶射機３へ接続され、図２
へ示す溶射機３（この図２に示す実施例においては、後
述するカバー９）の導入路２２へ連絡するものである。

【００２６】図２に示す３１は、通電ワイヤー（通電ア
ーク）を示している。この図２は、溶射機３の先端付近
及び、後述するカバー９の断面を示しているのである
が、図面の煩雑化を避けるため、ハッチングは省略して
ある。溶射機３の先端周囲は、螺刻部３２が形成されて
おり、ここに円筒形のカバー９後端が螺合する。詳述す
ると、カバー９の後端の内周面に螺刻部９０が形成され
ており、この螺刻部９０と上記溶射機３の螺刻部３２が
螺合するのである。

【００２７】上記カバー９は、円筒形の部材であり、少
なくとも溶射機３の通電ワイヤー３１先端から被溶射体
１００に至る空間を覆うものである。このとき、溶射状
況が外部から観察可能なように、少なくともカバー９に
おいて溶射金属の飛散経路付近は、透明なプラスチック
等の素材によって形成しておくのが効果的である。内部
の観察が不必要であれば、カバー９はアルミ等の他の素
材によって形成して実施することも可能である。

【００２８】又このカバー９は、溶射機３先端に一体に
形成されたものであっても実施可能であるが、上述のよ
うに取り外し可能な構成を採ることによって、溶射機３
を従来の溶射にも使用することが可能であり、使用用途
の拡大という点で効果的である。

【００２９】更にこの図２へ示すカバー９は、後端内部
に隔壁９３が形成されている。この隔壁９３の中央に
は、噴出口９１が形成されており、この噴出口９１を取
り囲んで、適宜数の導入口９２が形成されている。

【００３０】そしてカバー９の先端周縁には、適宜数の
排気部９４が形成されている。この排気部９４は、適当
な形状の切欠部として刻設されたものである。図２にお
いて、この排気部９４は長円或いは真円を半分にした形
状のものを示したが、このような形状のものに限定する
ものではなく、この他矩形等の多角形やその他の曲線図
形の切欠部として形成されたものであってもよい。又こ
の図２に示した実施例と異なり、図３へ示すように、カ
バー９の先端周縁に適当な突起９５を形成して、この突
起９５の高さ分カバー９先端と被溶射体１００との間に
間隙をかせぎ、この間隙に排出部９４の役目を荷なわせ
ることも可能である。上記排出部９４等の形成は、図３
へ示す通り、被溶射体１００に対してカバー９先端を接
触させることを前提としてなすものである。

【００３１】上述のように構成されたアーク溶線式溶射
機において、噴出路１２から送られてくる既述の１次ガ
ス１０１（１次高速不活性ガス）は、噴出口９１を通じ
て、放出され、アークを飛ばすのである。１０５はこの
とき飛散する溶射金属を示している。この際、溶射金属
１０５の被溶射体１００に至までの飛散経路の周囲は、
カバー９に囲われる。即ちカバー９は、チャンバーをな
しているのである。このようにカバー９がチャンバーと
して、溶射金属１０５の飛散経路周囲を囲うことによ
り、飛散中の溶射金属１０５に孔の原因となる空気が混
入しない。又１次ガス１０１の噴射圧は、必要に応じ適
宜選択すればよい。通常約６０ポンドが適当である。

【００３２】又このとき、溶射と同時に既述の２次ガス
１０２は、導入路２２から導入口９２を通じて、カバー
９内部へ導入され、カバー９内の圧を更に高め、外気が
カバー９内へ侵入するのをより完全に防ぐものである。
このようにして、溶射金属１０５は、被溶射体１００の
母材表面１０３へ皮膜１０４を形成するのである。そし
て、１次ガス１０１及び２次ガス１０２等の、カバー内
に充満し不活性雰囲気を形成しているガスは、既述の排
気部９４を通じて外部へ排出される。

【００３３】カバー９の長さ及び径は、噴射圧等の各要
素に応じて適宜変更可能である。更にカバー９の形状
は、上記の円筒形のものに限定するものではない。これ
は、１次ガス１０１の噴出口９１の形状に対応して選択
すればよい。詳述すると１次ガス１０１の噴出口９１の
形状が円形である場合、溶射金属１０５の飛散空間の形
状が円錐状となるため、カバー９の形状は円筒形或いは
円錐（円錐台）形が好ましいのである。従って、上記噴
出口９１の形状が多角形の場合、カバー９の形状は対応
する（中空の）多角柱形或いは多角錐（多角錐台）形が
好ましい。又上記噴出口９１が他の形状を採るのであれ
ば、カバー９はこの形状に対応する断面形状を持つもの
を採用すればよいのである。例えば、噴出口９１の形状
が十字型である場合、カバー９の断面形状（正確にはカ
バー９内周の断面形状）も、十字型にすればよく、噴出
口９１の形状が楕円或いは長円の場合、カバー９の断面
形状（正確にはカバー９内周の断面形状）も楕円或いは
長円にすればよいのである。勿論噴出口９１の大きさに
ついては、多少の大小の違いがあっても問題なく、又上
記整合は厳密なものではなく、形状の違いがあっても問
題はない。通常溶射器３の噴射口９２には、口を形成す
るキャップ（図示しない）が嵌められ、このキャップを
交換することによって噴射口９２の口の形状が選択可能
となっている。

【００３４】次にガス溶線式溶射機において、本願発明
を実施した例を、図４に示す。先ずアーク溶線式溶射機
同様、１次ガス１０１として、アルゴン（Ａｒ）、ヘリ
ウム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスを収容し
た第１ガスボンベ１と、同じく２次ガス１０２として、
アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）又は窒素（Ｎ_２）
等の不活性ガスを収容した第２ガスボンベ２とを用意す
る。１１は第１ガスボンベ１のガス圧力調整器を示して
おり、２１は第２ガスボンベ２のガス圧力調整器を示し
ている。

【００３５】上記第１ガスボンベ１は、管１３と、この
管１３に続く管１４によってガス溶射機３００に接続さ
れている。管１３と管１４との間には、ガス流量計１５
が介されている。同じく上記第１ガスボンベ２は、管２
３と、この管２３に続く管２４によってガス溶射機３０
０に接続されている。管２３と管２４との間には、ガス
流量計２５が介されている。

【００３６】図４の２０１はアセチレン、プロパンガス
ボンベを示しており、２０２は酸素、水素ガスボンベを
示している。２０３はアセチレン又はプロパンガス圧力
調整器を示し、２０４は酸素又は水素圧力調整器を示し
ている。そして２０５は、アセチレン・酸素（又はプロ
パンガスボンベ・水素）流量計を示している。

【００３７】そして、ガス渚射機３００は、ワイヤーコ
ントロール装置２０６溶射材料２０７が供給される。こ
のガス熔射機３００は、図５へ示すように、ノズル２０
８先端にエアーキャップ２０９が装着されている。そし
て、この装置において、熱源としてガス燃焼炎、電気、
アーク炎、プラズマアーク炎が用いられる。２０７は上
述の溶射材料（粉末線）を、２１０は燃焼ガスを夫々示
している。このようなガス溶射機３００において、溶射
しつつある材料先端２１１から、微細化された金属粒子
（溶射金属１０５）が飛ばされ、被溶射体１００である
前処理された母材１０３表面に溶射金属層（皮膜１０
４）を形成するのである。

【００３８】管１４は、既述の通り、溶射機３００へ接
続され、図５へ示す溶射機３の１次ガスの噴出路１２へ
連絡するものである。管２４は、溶射機３００へ接続さ
れ、図５へ示す溶射機３００（この図５に示す実施例に
おいては、カバー９）の導入路２２へ連絡するものであ
る。

【００３９】この図５は、溶射機３００の先端付近及
び、後述するカバー９の断面を示しているのであるが、
図面の煩雑化を避けるため、ハッチングは省略してあ
る。図４へ示すように溶射機３００は、図１に示すアー
ク溶射機３と同様作業を行うものが、手に持ち、被溶射
体１００へ向かって溶射することが可能な形状、寸法の
ものである。このようにガス溶射機３００も、携帯用の
ものを採用することが、機動性の面で有利であり、現地
での溶射を可能とするものである。

【００４０】そしてこの溶射機３００は、図１に示すア
ーク溶射機３と同様被溶射体１００に対向する先端に後
述するカバー９が設けられる。

【００４１】図２の実施例で説明したものと同様カバー
９は、円筒形の部材であり、少なくとも溶射機３００の
溶融しつつある材料先端２１１から被溶射体１００に至
る空間を覆うものである。このとき、溶射状況が外部か
ら観察可能なように、少なくともカバー９において溶射
金属の飛散経路付近は、透明なプラスチック等の素材に
よって形成しておくのが効果的である。内部の観察が不
必要であれば、カバー９はアルミ等の他の素材によって
形成して実施することも可能である。

【００４２】又このカバー９は、溶射機３００先端に一
体に形成されたものであっても実施可能であるが、図２
のもの同様取り外し可能な構成を採ることによって、溶
射機３を従来の溶射にも使用することが可能であり、使
用用途の拡大という点で効果的である。

【００４３】図５へ示すカバー９も、後端内部に隔壁９
３が形成されている。この隔壁９３の中央には、噴出口
９１が形成されており、この噴出口９１を取り囲んで、
適宜数の導入口９２が形成されている。

【００４４】カバー９の先端周縁には、適宜数の排気部
９４が形成されている。この排気部９４は、適当な形状
の切欠部として刻設されたものである。図５において、
この排気部９４は図２の実施例のものと同様の長円或い
は真円を半分にした形状のものを示したが、このような
形状のものに限定するものではなく、この他矩形等の多
角形やその他の血線図形の切欠部として形成されたもの
であってもよい。又この場合も先に説明した図３へ示す
ように、カバー９の先端周縁に適当な突起９５を形成し
て、この突起９５の高さ分カバー９先端と被溶射体１０
０との間に間隙をかせぎ、この間隙に排出部９４の役目
を荷なわせるものとしても実施可能であ。この排出部９
４等の形成は、図５へ示す通り、被溶射体１００に対し
てカバー９先端を接触させることを前提としてなすもの
である。

【００４５】上述のように構成されたアーク溶線式溶射
機において、噴出路１２から送られてくる既述の１次ガ
ス１０１（１次高速不活性ガス）は、噴出口９１を通じ
て、放出され、溶融しつつある材料先端２１１を飛ばす
のである。１０５はこのとき飛散する溶射金属を示して
いる。この際、溶射金属１０５の被溶射体１００に至ま
での飛散経路の周囲は、上記カバー９に囲われる。即ち
カバー９は、チャンバーをなしているのである。このよ
うにカバー９がチャンバーとして、溶射金属１０５の飛
散経路周囲を囲うことにより、飛散中の溶射金属１０５
に孔の原因となる空気が混入しない。又このとき、溶射
と同時に既述の２次ガス１０２は、導入路２２から導入
口９２を通じて、カバー９内部へ導入され、カバー９内
の圧を更に高め、外気がカバー９内へ侵入するのをより
完全に防ぐものである。

【００４６】このようにして、溶射金属１０５は、被溶
射体１００の母材表面１０３へ皮膜１０４を形成するの
である。そして、１次ガス１０１及び２次ガス１０２等
の、カバー内に充満し不活性雰囲気を形成しているガス
は、既述の排気部９４を通じて外部へ排出される。この
実施例においても、カバー９の長さ及び径は、噴射圧等
の各要素に応じて適宜変更可能であり、カバー９の形状
は、上記の円筒形のものに限定するものではない。即ち
図２のものの説明において述べた他の形状を採用するこ
とが可能である。

【００４７】上記各実施例では、アーク溶線式溶射機及
びガス溶線式溶射機の何れの溶射装置による場合も２次
ガス１０２をカバー９内へ導入するものとして説明した
が、この２次ガス１０２を用いずに、溶射しても、従来
のアーク溶線式溶射及びガス溶線式溶射に比して格段に
皮膜の孔が低減する。即ちこの場合第２ガスボンベ２や
管２３，２４、カバー９の導入路２２及び導入口９２等
の構成を設けずに実施してもよいのである。

【００４８】上述した通り、噴射のための１次ガスとし
て不活性ガスを使用し、噴射口から被溶射面に至る噴射
物の飛散経路の周囲を、カバー９によって囲うことによ
り、噴射がカバー９内部の圧力を外圧より高くすること
になり、外部から噴射物に空気が混入することが抑えら
る。更に、噴射のための１次ガスとは別に不活性ガスで
ある２次ガスをカバー９の内側に導入するものであるた
め、カバー９内部の圧力をカバー９外部の圧力より更に
高くすることが可能であり、外部からカバー９内への空
気の混入をほぼ完全に抑えることが可能である。このた
め、耐食性、耐薬品性或いは耐候性等各種用途の皮膜に
おいて、孔（ピンホール）の発生を低減することが可能
である。又、皮膜に適度な柔らかさを必要とする場合、
従来の溶射では、空気中の窒素により、窒化皮膜が形成
され硬化してしまうと問題があったが、本願発明を利用
することにより、外気を絶ち空気の混入が生じないた
め、窒化皮膜を生じさせず、所望する柔らかさを持った
金属皮膜の形成が可能である。更に、従来必要とした皮
膜の後処理工程を排除或いは簡略化することが可能とな
り、労力、コスト及び工程時間の低減に多大な功を奏す
る。特にニオブ、チタン、タンタル等の高級材料の溶射
においても、高価な真空チャンバーを用いる必要もな
く、又プラズマ等の高電力を必要とする方法を採用ぜず
とも、ノンピンホールの溶射皮膜を得ることが可能とな
り、コストの低減に極めて効果的である。又、カバー９
を溶射器の噴射口付近に取り外し自在に取付け可能なる
ものとしたことにより、従来より在るアーク溶線式溶射
機、ガス溶線式溶射機或いはその他の溶射機をそのまま
利用して、本願発明を実施することが可能である。これ
は、現地補修等の作業が可能な可搬性を有する装置にお
いて特に効果的である。

【００４９】次に上述してきた装置によって得られた溶
射皮膜について説明する。先ずアーク溶射において得ら
れた皮膜について、図６、図７及び図８を用いて順に説
明する（各図は、倍率１００倍の断面写真を濃墨により
トレースしたものである）。

【００５０】図６に示すものは、チタン（Ｔｉ）を溶射
して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を形成し
たものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０１とし
て、窒素ガスのみ使用して得たチタン溶射皮膜層であ
る。図１８に示したものに比して、孔ｃは、顕著に低減
している。

【００５１】図７に示すものは、同じくチタン（Ｔｉ）
を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を
形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０
１として、アルゴンガスのみ使用して得たチタン溶射皮
膜層である。図１８に示したものに比して、孔ｃは、顕
著に低減している。

【００５２】図８に示すものは、同じくチタン（Ｔｉ）
を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を
形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０
１として、アルゴンガスを使用し、２次ガス１０２とし
て同じくアルゴンガスを使用して得たチタン溶射皮膜層
である。図１８に示したものに比して、孔ｃは、格段に
低減し、殆ど皆無といってよい状態である。

【００５３】次に既述の装置によるガス溶射にて得られ
た皮膜について、図９、図１０及び図１１を用いて順に
説明する（各図は、倍率１００倍の断面写真を濃墨によ
りトレースしたものである）。

【００５４】図９に示すものは、タンタル（Ｔａ）を溶
射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０４を形成
したものである。この皮膜１０４は、１次ガス１０１と
して、窒素ガスのみ使用して得たタンタル溶射皮膜層で
ある。図１９に示したものに比して、孔ｃは、顕著に低
減している。

【００５５】図１０に示すものは、同じくタンタル（Ｔ
ａ）を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０
４を形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス
１０１として、アルゴンガスのみ使用して得たタンタル
溶射皮膜層である。図１９に示したものに比して、孔ｃ
は、顕著に低減している。

【００５６】図１１に示すものは、同じくタンタル（Ｔ
ａ）を溶射して母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ皮膜１０
４を形成したものである。この皮膜１０４は、１次ガス
１０１として、アルゴンガスを使用し、２次ガス１０２
として同じくアルゴンガスを使用して得たタンタル溶射
皮膜層である。図１９に示したものに比して、孔ｃは、
格段に低減し、殆ど皆無といってよい状態である。

【００５７】最後に２次ガス１０２を用いずに実施した
場合の評価について述べる。この場合も総じて、フェロ
キシル試験にて気孔は発生しなかったが、断面を観察す
ると、斑点状にボイド（空孔）が若干発生した（図１
２、図１３参照。尚図１２は倍率５０倍の断面写真を、
図１３は倍率１００倍の断面写真を、夫々濃墨によりト
レースしたものである。双方共に２次ガス１０２を使用
せず、母材１０３（ＳＵＳ３０４）へ既述のアーク溶射
方法を使用してチタンを溶射し、皮膜１０４を形成した
ものである）。しかし、皮膜の硬さ等も２次ガス１０２
を用いた場合とほぼ同じである。従って、不活性の１次
ガス１０１と、カバー９の使用により、耐食皮膜等の皮
膜を形成した場合も、その耐食性の効果には、２次ガス
１０２を用いたものと比して、遜色はない。しかし、使
用温度条件により、上記空孔（空洞）内に密閉された気
体の膨張の可能性を考慮すると最も望ましくは、２次ガ
ス１０２を用いて実施することである。又上記図６〜図
１３に示すものは、母材１０３として、ＳＵＳ３０４が
用いられているが、これは、試験データを採るために便
宜上採用したものであり、実施に際し、当然このＳＵＳ
３０４以外の対象に対しても溶射を行い、本願発明の効
果を享受することができる。表１に、各条件下にてアー
ク溶線式溶射法によるチタンの溶射を行い、得られた皮
膜の比較評価を掲げておく。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記表１のサンプル１は、従来の圧縮空気
を里いてアーク溶線式溶射を行って得られたものであ
る。又上記表１のサンプル２は、従来のアーク溶線式溶
射において、アルゴンを用いて得られたものである。そ
して上記表１のサンプル３は、従来のアーク溶線式溶射
において、窒素を用いて得られたものである。更に上記
表１のサンプル４は、既述のアーク溶線式溶射におい
て、１次ガス１０１に窒素を用い、２次ガス１０２を用
いずに得られたものである。又上記表１のサンプル５
は、既述のアーク溶線式溶射において、１次ガス１０１
にアルゴンを用い、２次ガス１０２を用いずに得られた
ものである。更に又上記表１のサンプル６は、既述のア
ーク溶線式溶射において、１次ガス１０１にアルゴンを
用い、２次ガス１０２に同じくアルゴンを用いて得られ
たものである。

【００６０】

【発明の効果】上述のような構成を援る本願第１の発明
にあっては、噴射のためのガスとして不活性ガスを使用
し、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路の周囲
を適当なカバーによって囲うものであるため、噴射のガ
スはもとより、外部から噴射物に、孔発生要因である空
気が混入することが抑えられるため、溶射皮膜に生ずる
孔が低減される。特に、この際に、カバーの先端を被溶
射面に当接させた状態にて溶射を行い、厚みにムラのな
い皮膜を得ることができる。このような溶射の方法は、
可搬性を有する手持ち式の装置を用いる場合に、極めて
有効であり、可搬性のために犠牲になりがちな、被膜の
膜厚の精度を維持するものである。

【００６１】本願第２の発明も、上記第１の発明と同様
の目的を達する。即ち、空孔の低減を図ると共に、その
際特に、カバーの先端を被溶射面に当接させた状態にて
溶射を行い、厚みにムラのない皮膜を得ることができ
る。又、これにて、手持ち式の溶射装置を用いて実施す
る場合にも、被膜の膜厚の精度を維持することができる
のである。

【００６２】そして本願第３の発明は、アーク溶線式溶
射機又はガス溶線式溶射機の噴射口にカバーを設け、噴
射口より不活性ガスを用いて溶射金属を噴射することに
よって、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路途
中で孔発生要因である空気の混入が抑えられる。そし
て、特に、切欠部である排気部より、カバー内部の排気
を行うことができるため、カバー先端を被溶射面へ当接
させた溶射が可能となり、被溶射面へ対し常に一定の距
離で、溶射を行うことができる。これは、手持ち式の溶
射装置において、特に精度の向上に功を奏するものであ
る。

【００６３】又本願第４の発明も、上記第３の発明と同
様の目的を達する。即ち、空孔を排除すると共に、可搬
性と高い精度を両立することが可能な溶射を実現し得
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例を示す略全体正面図であ
る。

【図２】上記実施例の略要部断面図である。

【図３】上記実施例の略要部断斜視図である。

【図４】本願発明の他の実施例を示す略全体正面図であ
る。

【図５】上記他の実施例の略要部断面図である。

【図６】本願発明の実施によって得られたチタン溶射皮
膜の拡大断面図である。

【図７】本願発明の実施によって得られたチタン溶射皮
膜の拡大断面図である。

【図８】本願発明の実施によって得られたチタン溶射皮
膜の拡大断面図である。

【図９】本願発明の実施によって得られたタンタル溶射
皮膜の拡大断面図である。

【図１０】本願発明の実施によって得られたタンタル溶
射皮膜の拡大断面図である。

【図１１】本願発明の実施によって得られたタンタル溶
射皮膜の拡大断面図である。

【図１２】本願発明の実施によって得られたチタン溶射
皮膜の拡大断面図である。

【図１３】本願発明の実施によって得られたチタン溶射
皮膜の拡大断面図である。

【図１４】従来の一般的なアーク溶線式溶射設備の略全
体正面図である。

【図１５】上記従来の一般的なアーク溶線式溶射設備の
略要部断面図である。

【図１６】従来の一般的なガス溶線式溶射設備の略全体
正面図である。

【図１７】上記従来の一般的なガス溶線式溶射設備の略
要部断面図である。

【図１８】上記従来の一般的なアーク溶線式溶射によっ
て得られたチタン溶射皮膜の拡大断面図である。

【図１９】上記従来の一般的なガス溶線式溶射設によっ
て得られたタンタル溶射皮膜の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 第１ガスボンベ ２ 第２ガスボンベ ３ 溶射機 ９ カバー ９１ 噴射口 ９２ 導入口

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
   機による金属溶射に際し、噴射のためのガスとして不活
   性ガスを使用し、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛
   散経路の周囲を、適当なカバー（９）によって囲う金属
   溶射皮膜の改質溶射方法において、 上記カバー（９）の先端周縁に切欠部を形成して、カバ
   ー（９）先端を被溶射面に当接させて溶射を行い、この
   とき、切欠部よりカバー（９）内部の排気を行うことを
   特徴とする金属溶射皮膜の改質溶射方法。
2. 【請求項２】 アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
   機による金属溶射に際し、噴射のためのガスとして不活
   性ガスを使用し、噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛
   散経路の周囲を、適当なカバー（９）によって囲う金属
   溶射皮膜の改質溶射方法において、 上記カバー（９）の先端に突起（９５）を形成し、この
   突起（９５）先端を被溶射面に当接させて溶射を行い、
   このとき、突起（９５）と被溶射面との間の隙間よりカ
   バー（９）内部の排気を行うことを特徴とする金属溶射
   皮膜の改質溶射方法。
3. 【請求項３】 アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
   機と、カバー（９）とを備えてなり、上記溶射機は、噴
   射口より不活性ガスを用いて溶射金属を噴射するもので
   あり、上記カバー（９）は、上記溶射機の噴射口に設け
   られ、上記噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路
   の周囲を囲うものである金属溶射皮膜の改質溶射装置に
   おいて、 上記カバー（９）は、その先端周縁に切欠部として形成
   された適宜数の排気部（９４）が設けられたものである
   ことを特徴とする金属溶射皮膜の改質溶射装置。
4. 【請求項４】 アーク溶線式溶射機又はガス溶線式溶射
   機と、カバー（９）とを備えてなり、上記溶射機は、噴
   射口より不活性ガスを用いて溶射金属を噴射するもので
   あり、上記カバー（９）は、上記溶射機の噴射口に設け
   られ、上記噴射口から被溶射面に至る噴射物の飛散経路
   の周囲を囲うものである金属溶射皮膜の改質溶射装置に
   おいて、 上記カバー（９）は、その先端に突起（９５）が設けら
   れ、突起（９５）先端を被溶射面へ当接させた際、カバ
   ー（９）と被溶射面との間に排気用の隙間が確保される
   ものであることを特徴とする金属溶射皮膜の改質溶射装
   置。