JP3074957B2 - プラズマ溶射装置および方法 - Google Patents
プラズマ溶射装置および方法Info
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Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体素地表面に溶融
した粉末を噴射させ皮膜を形成させる装置および方法に
関する。
した粉末を噴射させ皮膜を形成させる装置および方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ溶射装置は、粉末状のセラミッ
クス、または金属、プラスチックなどの溶射材料をプラ
ズマで加熱、溶融させて液状微粒子とし、この液状微粒
子をプラズマジェットで固体素地材の表面に高速で衝突
させ (溶射させ）、固体素地に皮膜を形成させるための
ものである。固体材料を被覆することによって耐環性や
耐摩耗性、電気的絶縁性などを向上させる。
クス、または金属、プラスチックなどの溶射材料をプラ
ズマで加熱、溶融させて液状微粒子とし、この液状微粒
子をプラズマジェットで固体素地材の表面に高速で衝突
させ (溶射させ）、固体素地に皮膜を形成させるための
ものである。固体材料を被覆することによって耐環性や
耐摩耗性、電気的絶縁性などを向上させる。
【０００３】図４は従来のプラズマ溶射装置の構成例を
示す系統図である。プラズマトーチ１によって、液状微
粒子の混入するプラズマジェット４を成膜させたい固体
素地２の表面に向けて射出させる。プラズマトーチ１の
陽極端子２０Ａおよび陰極端子２２Ａには配線１３Ａ、
１３Ｂを介して電源１８が電気的に接続されている。電
源１８は直流電源１８Ａと高周波電源１８Ｂよりなる。
また、ガス吹付け部１５が、ガスボンベ９から配管１２
Ａを介してプラズマトーチ１のガス供給口１５Ａに配管
接続されている。さらに、粉末投入部１４が、原料粉末
５を収納した粉末容器７から配管１２Ｂを介してプラズ
マトーチ１の粉末供給口１４Ａに配管接続されている。
また、配管１２Ｂにはガスボンベ８が配管接続されてい
る。
示す系統図である。プラズマトーチ１によって、液状微
粒子の混入するプラズマジェット４を成膜させたい固体
素地２の表面に向けて射出させる。プラズマトーチ１の
陽極端子２０Ａおよび陰極端子２２Ａには配線１３Ａ、
１３Ｂを介して電源１８が電気的に接続されている。電
源１８は直流電源１８Ａと高周波電源１８Ｂよりなる。
また、ガス吹付け部１５が、ガスボンベ９から配管１２
Ａを介してプラズマトーチ１のガス供給口１５Ａに配管
接続されている。さらに、粉末投入部１４が、原料粉末
５を収納した粉末容器７から配管１２Ｂを介してプラズ
マトーチ１の粉末供給口１４Ａに配管接続されている。
また、配管１２Ｂにはガスボンベ８が配管接続されてい
る。
【０００４】図５は図４のプラズマトーチ１の断面図で
あり、その内部構成が示されている。プラズマトーチ１
は陰極端子２２Ａを備えた陰電極２２を軸中心に備えて
いる。陰電極２２の外周に絶縁体２１を介して陽電極２
０が配されている。陽電極２０は陽極端子２０Ａを備え
るとともに、射出ノズル２４を形成している。前述のよ
うに、プラズマトーチ１にはガス供給口１５Ａが設けら
れてあり、作動ガス１０が陰電極２２の先端部２２Ｂに
吹き付けられる。また、プラズマトーチ１には粉末供給
口１４Ａが設けられてあり、原料粉末５がプラズマジェ
ット４に投入される。
あり、その内部構成が示されている。プラズマトーチ１
は陰極端子２２Ａを備えた陰電極２２を軸中心に備えて
いる。陰電極２２の外周に絶縁体２１を介して陽電極２
０が配されている。陽電極２０は陽極端子２０Ａを備え
るとともに、射出ノズル２４を形成している。前述のよ
うに、プラズマトーチ１にはガス供給口１５Ａが設けら
れてあり、作動ガス１０が陰電極２２の先端部２２Ｂに
吹き付けられる。また、プラズマトーチ１には粉末供給
口１４Ａが設けられてあり、原料粉末５がプラズマジェ
ット４に投入される。
【０００５】図５において、陽電極２０と陰電極２２と
の間に電圧を印加して、陰電極２２の先端部２２Ｂにア
ークプラズマを発生させる。このアークプラズマに作動
ガス１０、例えばアルゴンガスを吹き付け、矢印２５方
向にプラズマジェット４を射出させる。そのとき、プラ
ズマジェット４中には原料粉末５が投入され、原料粉末
５はプラズマ熱によって溶融し液体微粒子になる。プラ
ズマジェット４は液体微粒子とともに射出ノズル２４か
ら外部に射出される。
の間に電圧を印加して、陰電極２２の先端部２２Ｂにア
ークプラズマを発生させる。このアークプラズマに作動
ガス１０、例えばアルゴンガスを吹き付け、矢印２５方
向にプラズマジェット４を射出させる。そのとき、プラ
ズマジェット４中には原料粉末５が投入され、原料粉末
５はプラズマ熱によって溶融し液体微粒子になる。プラ
ズマジェット４は液体微粒子とともに射出ノズル２４か
ら外部に射出される。
【０００６】図４に戻り、高周波電源１８Ｂは直流電源
１８Ａからの直流電流をプラズマトーチ１の電極間に流
すためのアークトリガ用のものである。高周波電源１８
Ｂによって、高電圧を電極間に重畳させ、一旦電極間を
絶縁破壊させる。電極間が絶縁破壊すれば導電性になる
ので直流電源１８Ａの電圧が低くても数十ボルト、数千
アンペアの大電流が電極間に流れ、高温のプラズマが発
生する。ガスボンベ９には、作動ガス１０が充填されて
いる。また、ガスボンベ８にはキャリアガス６、例えば
アルゴンガスが充填されている。キャリアガス６は、そ
の風圧で原料粉末５を粉末供給口１４Ａへ送り、プラズ
マジェット４中に投入させるためのものである。
１８Ａからの直流電流をプラズマトーチ１の電極間に流
すためのアークトリガ用のものである。高周波電源１８
Ｂによって、高電圧を電極間に重畳させ、一旦電極間を
絶縁破壊させる。電極間が絶縁破壊すれば導電性になる
ので直流電源１８Ａの電圧が低くても数十ボルト、数千
アンペアの大電流が電極間に流れ、高温のプラズマが発
生する。ガスボンベ９には、作動ガス１０が充填されて
いる。また、ガスボンベ８にはキャリアガス６、例えば
アルゴンガスが充填されている。キャリアガス６は、そ
の風圧で原料粉末５を粉末供給口１４Ａへ送り、プラズ
マジェット４中に投入させるためのものである。
【０００７】図４において、プラズマトーチ１にギャッ
プ長Ｇを介して固定素地２が対向して配されている。プ
ラズマジェット４はギャップ長Ｇを進むとともに半径方
向にも広がりを見せ、固体素地２の表面に直径Ｄの範囲
の円形皮膜１７を形成する。原料粉末５として溶融温度
が２３００°Ｋのアルミナ粉末を用いた場合、数千アン
ペアの直流電流によって数万°Ｋのプラズマジェット４
を発生させ、アルミナ粉末を溶射させる。例えば、ギャ
ップ長Ｇを数１０cmとしておけば、固体素地２の表面に
直径Ｄが１０cm位の円形のセラミック皮膜１７を形成す
ることができる。この皮膜１７を形成した後に、エッジ
ング加工によって皮膜１７の周囲形状を希望の形に仕上
げる。
プ長Ｇを介して固定素地２が対向して配されている。プ
ラズマジェット４はギャップ長Ｇを進むとともに半径方
向にも広がりを見せ、固体素地２の表面に直径Ｄの範囲
の円形皮膜１７を形成する。原料粉末５として溶融温度
が２３００°Ｋのアルミナ粉末を用いた場合、数千アン
ペアの直流電流によって数万°Ｋのプラズマジェット４
を発生させ、アルミナ粉末を溶射させる。例えば、ギャ
ップ長Ｇを数１０cmとしておけば、固体素地２の表面に
直径Ｄが１０cm位の円形のセラミック皮膜１７を形成す
ることができる。この皮膜１７を形成した後に、エッジ
ング加工によって皮膜１７の周囲形状を希望の形に仕上
げる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は小さな範囲の皮膜を形成させるの
が困難であるという問題があった。図４において、固体
素地２への成膜直径Ｄを小さくしたいときは、固体素地
２をプラズマトーチ１側へ寄せ、ギャップ長Ｇを縮め
る。ギャップ長Ｇを小さくすれば、プラズマジェット４
の半径方向の広がりが小さくなるので皮膜７の直径Ｄも
小さくなる。しかし、あまりギャップ長Ｇを小さくする
と、プラズマジェット４の熱で固体素地２自体が損傷を
受ける。従来の装置では、ギャップを縮めてもギャップ
長Ｇは１０cm程度が限界であり、成膜直径Ｄの大きさも
数cm程度が限界であった。直径Ｄが１cm以下の範囲の皮
膜を形成したいときは、成膜後に周囲を大幅に削り取る
加工がなされていた。そのために、加工時間が多大とな
るばかりでなく、成膜コストも嵩むという欠点があっ
た。
たような従来の装置は小さな範囲の皮膜を形成させるの
が困難であるという問題があった。図４において、固体
素地２への成膜直径Ｄを小さくしたいときは、固体素地
２をプラズマトーチ１側へ寄せ、ギャップ長Ｇを縮め
る。ギャップ長Ｇを小さくすれば、プラズマジェット４
の半径方向の広がりが小さくなるので皮膜７の直径Ｄも
小さくなる。しかし、あまりギャップ長Ｇを小さくする
と、プラズマジェット４の熱で固体素地２自体が損傷を
受ける。従来の装置では、ギャップを縮めてもギャップ
長Ｇは１０cm程度が限界であり、成膜直径Ｄの大きさも
数cm程度が限界であった。直径Ｄが１cm以下の範囲の皮
膜を形成したいときは、成膜後に周囲を大幅に削り取る
加工がなされていた。そのために、加工時間が多大とな
るばかりでなく、成膜コストも嵩むという欠点があっ
た。
【０００９】この発明の目的は、固体素地への成膜が１
cm以下の範囲まで制御可能な装置および方法を提供する
ことにある。
cm以下の範囲まで制御可能な装置および方法を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明によれば、プラズマを発生させるための
電極対と、この電極対に並列接続される電源と、プラズ
マに作動ガスを吹き付けプラズマジェットを形成させる
ガス吹付け部と、プラズマジェットに原料粉末を投入す
る粉末投入部と、プラズマ熱によって溶射した原料粉末
をプラズマジェットとともに射出させる射出ノズルとに
より構成されたものにおいて、前記電源がパルス的に電
圧を出力するパルス電源であり、電極間に直流ベース分
を含まないパルス電圧が印加されてなるものとし、かか
る構成に加えて、粉末投入部が原料粉末を予め加熱する
加熱部を備えたものとする。
めに、この発明によれば、プラズマを発生させるための
電極対と、この電極対に並列接続される電源と、プラズ
マに作動ガスを吹き付けプラズマジェットを形成させる
ガス吹付け部と、プラズマジェットに原料粉末を投入す
る粉末投入部と、プラズマ熱によって溶射した原料粉末
をプラズマジェットとともに射出させる射出ノズルとに
より構成されたものにおいて、前記電源がパルス的に電
圧を出力するパルス電源であり、電極間に直流ベース分
を含まないパルス電圧が印加されてなるものとし、かか
る構成に加えて、粉末投入部が原料粉末を予め加熱する
加熱部を備えたものとする。
【００１１】また、上記目的を達成するために、この発
明の方法によれば、直流ベース分を含まないパルス電圧
を印加して電極間にプラズマを発生させ、このプラズマ
に作動ガスを吹き付けることによってプラズマジェット
を形成させ、このプラズマジェットに原料粉末を投入す
ることによってそのプラズマ熱で原料粉末を溶融し、射
出ノズルから溶融状態の原料粉末をプラズマジェットと
ともに射出することとし、かかる方法において、電極間
に前記パルス電圧を繰り返し印加することとする、また
は、作動ガスの吹き付けおよび原料粉末の投入は、前記
パルス電圧の印加前に開始され、前記パルス電圧の印加
後に停止されることとする。
明の方法によれば、直流ベース分を含まないパルス電圧
を印加して電極間にプラズマを発生させ、このプラズマ
に作動ガスを吹き付けることによってプラズマジェット
を形成させ、このプラズマジェットに原料粉末を投入す
ることによってそのプラズマ熱で原料粉末を溶融し、射
出ノズルから溶融状態の原料粉末をプラズマジェットと
ともに射出することとし、かかる方法において、電極間
に前記パルス電圧を繰り返し印加することとする、また
は、作動ガスの吹き付けおよび原料粉末の投入は、前記
パルス電圧の印加前に開始され、前記パルス電圧の印加
後に停止されることとする。
【００１２】
【作用】この発明の構成によれば、パルス的に電圧を出
力するパルス電源を備える。パルス的に極く短い間だけ
しかプラズマジェットが射出されないので、固体素地を
射出ノズルの射出口にかなり近づけても固体素地自体は
それ程温度上昇しない。そのために、直径が１cm以下の
範囲の成膜処理が可能になる。
力するパルス電源を備える。パルス的に極く短い間だけ
しかプラズマジェットが射出されないので、固体素地を
射出ノズルの射出口にかなり近づけても固体素地自体は
それ程温度上昇しない。そのために、直径が１cm以下の
範囲の成膜処理が可能になる。
【００１３】また、粉末投入部が原料粉末を予め加熱す
る加熱部を備える。この加熱部は、プラズマジェットに
投入される直前の原料粉末の温度を原料粉末自体の融点
近くまで高める。そのために、プラズマジェットに投入
された原料粉末はプラズマジェット自体の温度が多少低
くても、また、パルス電圧の時間幅が短くても容易に溶
融する。したがって、パルス電源の出力容量は小さくて
済む。
る加熱部を備える。この加熱部は、プラズマジェットに
投入される直前の原料粉末の温度を原料粉末自体の融点
近くまで高める。そのために、プラズマジェットに投入
された原料粉末はプラズマジェット自体の温度が多少低
くても、また、パルス電圧の時間幅が短くても容易に溶
融する。したがって、パルス電源の出力容量は小さくて
済む。
【００１４】この発明の方法によれば、電極間にパルス
電圧を繰り返し印加する。固体素地への成膜が繰り返し
行われ、幾層にも皮膜を重ねることができる。また、こ
の発明の方法によれば、作動ガスの吹き付けおよび原料
粉末の投入は、パルス電圧の印加前に開始され、パルス
電圧の印加後に停止される。この方法によって、パルス
電圧が印加されている時間帯だけ確実にプラズマジェッ
トが形成されるとともに、原料粉末もそのプラズマ熱に
晒されるので、成膜処理時間を高精度に制御することが
できる。
電圧を繰り返し印加する。固体素地への成膜が繰り返し
行われ、幾層にも皮膜を重ねることができる。また、こ
の発明の方法によれば、作動ガスの吹き付けおよび原料
粉末の投入は、パルス電圧の印加前に開始され、パルス
電圧の印加後に停止される。この方法によって、パルス
電圧が印加されている時間帯だけ確実にプラズマジェッ
トが形成されるとともに、原料粉末もそのプラズマ熱に
晒されるので、成膜処理時間を高精度に制御することが
できる。
【００１５】
【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例にかかるプラズマ溶射装置の構
成を示す系統図である。配線１３Ａ、１３Ｂにパルス電
圧を出力するパルス電源１１が介装され、固体素地２に
皮膜３が形成される。その他の構成は図４の従来の装置
と同じである。同じ部分には同一参照符号を用いること
により詳細な説明は省略する。
図１はこの発明の実施例にかかるプラズマ溶射装置の構
成を示す系統図である。配線１３Ａ、１３Ｂにパルス電
圧を出力するパルス電源１１が介装され、固体素地２に
皮膜３が形成される。その他の構成は図４の従来の装置
と同じである。同じ部分には同一参照符号を用いること
により詳細な説明は省略する。
【００１６】パルス電源１１はそのパルス幅が数１０μ
ｓないし数１０ｍｓのパルス電圧を出力することができ
る。通常の直流電源のスイッチの開閉制御だけでは、こ
のように短いパルス波形を出力することができない。直
流電源によって電圧を継続して印加することができる限
界は、短時間でも数１０秒のオーダである。パルス電源
１１は、例えばコンデンサを直流充電しておき、このコ
ンデンサの電荷を適切な回路定数を介して瞬時に放電さ
せる。一般に矩形波や減衰振動波形など任意の波形のパ
ルス電圧を得ることができる。
ｓないし数１０ｍｓのパルス電圧を出力することができ
る。通常の直流電源のスイッチの開閉制御だけでは、こ
のように短いパルス波形を出力することができない。直
流電源によって電圧を継続して印加することができる限
界は、短時間でも数１０秒のオーダである。パルス電源
１１は、例えばコンデンサを直流充電しておき、このコ
ンデンサの電荷を適切な回路定数を介して瞬時に放電さ
せる。一般に矩形波や減衰振動波形など任意の波形のパ
ルス電圧を得ることができる。
【００１７】図１におけるギャップ長Ｇは、図４の場合
と比べて１桁以上も小さくすることができる。プラズマ
ジェット４がパルス電圧のパルス幅時間しか発生しない
ので固体素地２の温度上昇はごくわずかである。そのた
めに、固体素地２が損傷を受けることなしに、成膜範囲
Ｄの小さい皮膜３を形成することができる。ギャップ長
Ｇを数cm程度にまで近づけ、プラズマジェット４が半径
方向に広がらないようにすることによって、直径Ｄが１
cm以下の範囲の皮膜３が形成される。
と比べて１桁以上も小さくすることができる。プラズマ
ジェット４がパルス電圧のパルス幅時間しか発生しない
ので固体素地２の温度上昇はごくわずかである。そのた
めに、固体素地２が損傷を受けることなしに、成膜範囲
Ｄの小さい皮膜３を形成することができる。ギャップ長
Ｇを数cm程度にまで近づけ、プラズマジェット４が半径
方向に広がらないようにすることによって、直径Ｄが１
cm以下の範囲の皮膜３が形成される。
【００１８】また、図１におけるパルス電源１１は、そ
の波高値を数ｋＶにしておけば、図４の従来の装置で必
要であったアークトリガ用の高周波電源１８Ｂは不用で
ある。パルス電圧だけで電極間を絶縁破壊させ、プラズ
マを発生させることができる。さらに、パルス電圧を繰
り返し印加することにより、皮膜３を幾層にも重ねるこ
とができる。したがって、パルス波形 (パルス発生頻
度、出力電流、パルス幅など) の調整だけによって、皮
膜３の厚さを厳密に制御することができる。
の波高値を数ｋＶにしておけば、図４の従来の装置で必
要であったアークトリガ用の高周波電源１８Ｂは不用で
ある。パルス電圧だけで電極間を絶縁破壊させ、プラズ
マを発生させることができる。さらに、パルス電圧を繰
り返し印加することにより、皮膜３を幾層にも重ねるこ
とができる。したがって、パルス波形 (パルス発生頻
度、出力電流、パルス幅など) の調整だけによって、皮
膜３の厚さを厳密に制御することができる。
【００１９】図２はこの発明の異なる実施例にかかるプ
ラズマ溶射装置の構成を示す系統図である。粉末投入部
１９の配管１２Ｂに原料粉末５を加熱する加熱部１６が
介装されている。その他の構成は図１と同様である。加
熱部１６はプラズマジェット４に投入される直前の原料
粉末５を加熱する。原料粉末５はそれ自体の融点近くま
で予め加熱される。例えば、前に説明した融点２３００
°Ｋのアルミナの場合、約２０００°Ｋ程度にまで加熱
しておけば、プラズマジェット４は短時間でかつ、低い
温度のものでよく、それだけパルス電源１１の出力容量
は小さくても成膜が可能になる。パルス電源１１を小形
にすることができ操作もしやすくなる。
ラズマ溶射装置の構成を示す系統図である。粉末投入部
１９の配管１２Ｂに原料粉末５を加熱する加熱部１６が
介装されている。その他の構成は図１と同様である。加
熱部１６はプラズマジェット４に投入される直前の原料
粉末５を加熱する。原料粉末５はそれ自体の融点近くま
で予め加熱される。例えば、前に説明した融点２３００
°Ｋのアルミナの場合、約２０００°Ｋ程度にまで加熱
しておけば、プラズマジェット４は短時間でかつ、低い
温度のものでよく、それだけパルス電源１１の出力容量
は小さくても成膜が可能になる。パルス電源１１を小形
にすることができ操作もしやすくなる。
【００２０】図３はこの発明の異なる実施例にかかるプ
ラズマ溶射方法を示すタイムチャートである。状態線５
Ａ、１０Ａは、それぞれ原料粉末の投入時間帯、作動ガ
スの吹き付け時間帯を示し、波形１１Ａはパルス電圧の
印加されている時間帯を示している。原料粉末の投入開
始および作動ガスの吹き付け開始の時刻ｔ1 は、パルス
電圧の立ち上がり時刻ｔ2 の前に設定される。また、原
料粉末の投入停止および作動ガスの吹き付け停止の時刻
ｔ4 はパルス電圧の消滅時刻ｔ3 の後に設定される。
ラズマ溶射方法を示すタイムチャートである。状態線５
Ａ、１０Ａは、それぞれ原料粉末の投入時間帯、作動ガ
スの吹き付け時間帯を示し、波形１１Ａはパルス電圧の
印加されている時間帯を示している。原料粉末の投入開
始および作動ガスの吹き付け開始の時刻ｔ1 は、パルス
電圧の立ち上がり時刻ｔ2 の前に設定される。また、原
料粉末の投入停止および作動ガスの吹き付け停止の時刻
ｔ4 はパルス電圧の消滅時刻ｔ3 の後に設定される。
【００２１】図３において、時刻ｔ2 からｔ3 までがプ
ラズマジェットの形成されている時間帯である。作動ガ
スの吹き付けが時刻ｔ2 の後に開始されると、プラズマ
ジェットの形成時間が短くなる。また、原料粉末の投入
が時刻ｔ2 の後に開始すると、プラズマジェットの形成
時間帯で原料粉末が溶融する量が減る。この方法によっ
て、固体素地への成膜処理時間 (ｔ2 からｔ3 の間) を
高精度に制御することができる。理想的には時刻ｔ1 ＝
ｔ2 、および時刻ｔ3 ＝ｔ4 とするのがよい。しかし、
パルス電圧の発生、消滅は、電気的な制御なのでマイク
ロ秒のオーダで制御可能である。一方、原料粉末の投入
や停止、作動ガスの吹き付けや停止は、電磁弁の開閉な
ど機械的な制御なので、ミリ秒のオーダでしか制御出来
ない。そのために、原料粉末の投入開始または停止と、
作動ガスの吹き付け開始または停止と、パルス電圧の発
生または消滅とが互いに同時になるように設定すること
は不可能である。機械的な制御時間が電気的な制御時間
に対してどうしてもずれるために、高精度に成膜処理が
できなくなる。図３の方法では、原料粉末の投入や作動
ガスの吹き付けが確実に開始されたのを見はからってパ
ルス電圧が印加される。また、パルス電圧の印加が終了
した後に、原料粉末の投入および作動ガスの吹き付けに
対する停止命令が出される。
ラズマジェットの形成されている時間帯である。作動ガ
スの吹き付けが時刻ｔ2 の後に開始されると、プラズマ
ジェットの形成時間が短くなる。また、原料粉末の投入
が時刻ｔ2 の後に開始すると、プラズマジェットの形成
時間帯で原料粉末が溶融する量が減る。この方法によっ
て、固体素地への成膜処理時間 (ｔ2 からｔ3 の間) を
高精度に制御することができる。理想的には時刻ｔ1 ＝
ｔ2 、および時刻ｔ3 ＝ｔ4 とするのがよい。しかし、
パルス電圧の発生、消滅は、電気的な制御なのでマイク
ロ秒のオーダで制御可能である。一方、原料粉末の投入
や停止、作動ガスの吹き付けや停止は、電磁弁の開閉な
ど機械的な制御なので、ミリ秒のオーダでしか制御出来
ない。そのために、原料粉末の投入開始または停止と、
作動ガスの吹き付け開始または停止と、パルス電圧の発
生または消滅とが互いに同時になるように設定すること
は不可能である。機械的な制御時間が電気的な制御時間
に対してどうしてもずれるために、高精度に成膜処理が
できなくなる。図３の方法では、原料粉末の投入や作動
ガスの吹き付けが確実に開始されたのを見はからってパ
ルス電圧が印加される。また、パルス電圧の印加が終了
した後に、原料粉末の投入および作動ガスの吹き付けに
対する停止命令が出される。
【００２２】
【発明の効果】この発明は前述のように、パルス的に電
圧を出力するパルス電源を備えたことにより、固体素地
への成膜が小さな範囲まで制御可能となり、直径が１cm
以下の範囲の成膜処理ができるようになった。その結
果、成膜後加工の時間も減らすことができ、加工コスト
が大幅に低減される。
圧を出力するパルス電源を備えたことにより、固体素地
への成膜が小さな範囲まで制御可能となり、直径が１cm
以下の範囲の成膜処理ができるようになった。その結
果、成膜後加工の時間も減らすことができ、加工コスト
が大幅に低減される。
【００２３】また、粉末投入部が原料粉末を予め加熱す
る加熱部を備えたことにより、パルス電源の出力電流や
時間幅を少なくすることが可能である。これによりパル
ス電源を小形にすることができ、操作もしやすくなる。
さらに、電極間にパルス電圧を繰り返し印加することに
より、固体素地への皮膜を幾層にも重ねることができる
とともに、皮膜厚さを厳密に制御することができる。
る加熱部を備えたことにより、パルス電源の出力電流や
時間幅を少なくすることが可能である。これによりパル
ス電源を小形にすることができ、操作もしやすくなる。
さらに、電極間にパルス電圧を繰り返し印加することに
より、固体素地への皮膜を幾層にも重ねることができる
とともに、皮膜厚さを厳密に制御することができる。
【００２４】さらにまた、作動ガス吹き付けおよび原料
粉末の投入は、パルス電圧の印加前に開始され、パルス
電圧の印加後に停止される。この方法によって、パルス
電圧が印加されている時間帯だけプラズマジェットが形
成されるとともに、原料粉末もそのプラズマ熱に晒され
るので、成膜処理時間を高精度に制御することができ
る。しかも、パルス電源のエネルギーを有効に成膜処理
に利用することが可能である。
粉末の投入は、パルス電圧の印加前に開始され、パルス
電圧の印加後に停止される。この方法によって、パルス
電圧が印加されている時間帯だけプラズマジェットが形
成されるとともに、原料粉末もそのプラズマ熱に晒され
るので、成膜処理時間を高精度に制御することができ
る。しかも、パルス電源のエネルギーを有効に成膜処理
に利用することが可能である。
【図１】この発明の実施例にかかるプラズマ溶射装置の
構成を示す系統図
構成を示す系統図
【図２】この発明の異なる実施例にかかるプラズマ溶射
装置の構成を示す系統図
装置の構成を示す系統図
【図３】この発明のさらに異なる実施例にかかるプラズ
マ溶射方法を示すタイムチャート
マ溶射方法を示すタイムチャート
【図４】従来のプラズマ溶射装置の構成例を示す系統図
【図５】図４のプラズマトーチの断面図
１ プラズマトーチ ２ 固体素地 ３ 皮膜 ４ プラズマ ５ 原料粉末 ６ キャリアガス ７ 粉末容器 ８ ガスボンベ ９ ガスボンベ １０ 作動ガス １１ パルス電源 １２Ａ 配管 １２Ｂ 配管 １３Ａ 配線 １３Ｂ 配線 １４ 粉末投入部 １９ 粉末投入部 １５ ガス吹き付け部 １６ 加熱部 ２０ 陽極 ２１ 絶縁体 ２２ 陰極 ２０Ａ 陽極端子 ２２Ｂ 陰極端子 １４Ａ 粉末供給口 １５Ａ ガス供給口
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−194166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H05H 1/42 C23C 4/00
Claims (5)
- 【請求項１】プラズマを発生させるための電極対と、こ
の電極対に並列接続される電源と、プラズマに作動ガス
を吹き付けプラズマジェットを形成させるガス吹付け部
と、プラズマジェットに原料粉末を投入する粉末投入部
と、プラズマ熱によって溶融した原料粉末をプラズマジ
ェットとともに射出させる射出ノズルとにより構成され
たものにおいて、前記電源がパルス的に電圧を出力する
パルス電源であり、電極間に直流ベース分を含まないパ
ルス電圧が印加されてなることを特徴とするプラズマ溶
射装置。 - 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、粉末投入部
が原料粉末を予め加熱する加熱部を備えたことを特徴と
するプラズマ溶射装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載のものを用いて実施
する方法であって、直流ベース分を含まないパルス電圧
を印加して電極間にプラズマを発生させ、このプラズマ
に作動ガスを吹き付けることによってプラズマジェット
を形成させ、このプラズマジェットに原料粉末を投入す
ることによってそのプラズマ熱で原料粉末を溶融し、射
出ノズルから溶融状態の原料粉末をプラズマジェットと
ともに射出することを特徴とするプラズマ溶射方法。 - 【請求項４】請求項３記載の方法において、電極間に前
記パルス電圧を繰り返し印加することを特徴とするプラ
ズマ溶射方法。 - 【請求項５】請求項３記載の方法において、作動ガスの
吹き付けおよび原料粉末の投入は、前記パルス電圧の印
加前に開始され、前記パルス電圧の印加後に停止される
ことを特徴とするプラズマ溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04243834A JP3074957B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-09-14 | プラズマ溶射装置および方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-174590 | 1992-07-02 | ||
| JP17459092 | 1992-07-02 | ||
| JP04243834A JP3074957B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-09-14 | プラズマ溶射装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0676986A JPH0676986A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3074957B2 true JP3074957B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=26496152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04243834A Expired - Fee Related JP3074957B2 (ja) | 1992-07-02 | 1992-09-14 | プラズマ溶射装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074957B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4678973B2 (ja) * | 2001-03-29 | 2011-04-27 | 西日本プラント工業株式会社 | 溶射トーチのプラズマアークの発生装置及び発生方法 |
| JP2008103141A (ja) * | 2006-10-18 | 2008-05-01 | Tohoku Univ | プラズマ発生装置およびプラズマ発生方法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP04243834A patent/JP3074957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0676986A (ja) | 1994-03-18 |
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