JP3225293B2 - 融点以下である搬送過程粉末粒温度を利用した熱スプレー法 - Google Patents

融点以下である搬送過程粉末粒温度を利用した熱スプレー法

Info

Publication number
JP3225293B2
JP3225293B2 JP50445292A JP50445292A JP3225293B2 JP 3225293 B2 JP3225293 B2 JP 3225293B2 JP 50445292 A JP50445292 A JP 50445292A JP 50445292 A JP50445292 A JP 50445292A JP 3225293 B2 JP3225293 B2 JP 3225293B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
nozzle
particles
stream
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP50445292A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06504227A (ja
Inventor
ジェイムズ エイ ブラウニング，
Original Assignee
ジェイムズ エイ ブラウニング，
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US07/641,958 external-priority patent/US5120582A/en
Application filed by ジェイムズ エイ ブラウニング， filed Critical ジェイムズ エイ ブラウニング，
Publication of JPH06504227A publication Critical patent/JPH06504227A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3225293B2 publication Critical patent/JP3225293B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
    • F23M5/085—Cooling thereof; Tube walls using air or other gas as the cooling medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/16—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed
    • B05B7/20—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion
    • B05B7/201—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle
    • B05B7/205—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed by flame or combustion downstream of the nozzle the material to be sprayed being originally a particulate material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
    • C23C24/04—Impact or kinetic deposition of particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本願は1991年１月16日出願のアメリカ合衆国特許出願
第07/641,958号「最大燃焼エネルギー変換空気燃料混合
物イン−ナルバーナー」の一部継続出願である。
発明の分野 本発明はインターナルバーナー等から放射されて基板
表面上に形成される高温高速粒子の積層に関するもので
あり、フレームスプレーを利用する超音速フレームジェ
ット流を発生させる本質的には化学量的な燃料流から空
気燃料混合物用インターナルバーナーへの有用エネルギ
ー放出を最大なものとする断熱材を利用した再生タイプ
の空冷を利用するものであり、さらに特定するならば、
粉末粒の搬送過程温度がその融点以下であり、追加熱が
処理対象体表面への衝突で高速粒子の運動エネルギーを
熱に変換することで粒子の溶融を為す熱スプレー法（th
ermal spray method）に関するものである。
発明の背景 従来は、タングステンカーバイド（コバルトマトリク
ス）のような高融点粉末材料のHVOF（極超音速酸含有燃
料（hypersonic velocity oxy−fuel））連続的スプレ
ーには空気内よりも大幅に多量な酸素を含有する酸化剤
の使用を必要としていた。例えば、アメリカ合衆国特許
第4,416,421号、4,634,611号及び4,836,447号には、特
に基本的には酸素燃料混合物バーナーとして記述された
フレームスプレー装置の形態が紹介されている。空気は
酸化剤流の１要素で有り得るが、個々の場合にはフレー
ムジェット流の密度は通常の圧搾空気内よりも高い酸素
含有率に依存している。熱せられたバーナー部材の冷却
目的で、利用後に吸入されて燃焼（combustion）プロセ
スにも利用される（再生冷却（regenerative coolin
g））空気の使用は実用的ではなかった。
「再生冷却」の代用として、冷却剤が酸化反応物とな
る場合には、先行技術のそれらフレームスプレー装置は
最大温度及び理論的に達成可能なジェット流速を厳しく
規制する強制水冷に依存している。その例として、アメ
リカ合衆国特許第4,416,421号にて紹介されたタイプの
商業的に入手可能なHVOF型フレームスプレーユニットを
使用しての簡単な熱収支計測結果は燃焼プロセスにおい
て放出された熱の約30％が冷却水によって奪われること
を示している。コンバスチョンチャンバー圧力60psigに
て燃焼する純粋酸素プロパン混合物の最大燃焼フレーム
温度がカ氏4,700度（セ氏約2590度）であると仮定した
場合、もしフレーム温度が熱内容に一次関数的に影響さ
れるならば、70％の有効熱利用でカ氏3,150度の最大フ
レーム温度が達成されるだけとなる。もちろん、最大達
成可能温度であるカ氏4,700度を規制する分離効果（dis
sociation effects）は冷却時に熱を放出する。従っ
て、実際の燃焼温度約カ氏3,600度（セ氏約1980度）が
予想される。
本質的に零熱損失条件における圧搾空気プロパン混合
物の燃焼を考察すれば、最大理論燃焼温度は約カ氏3,40
0度となる。この温度は前述の純粋酸素バーナーのもの
よりカ氏200度低いだけである。熱スプレーにおいては
現在まで、処理対象体表面上に金属粉を溶射して積層を
形成するために最大可能温度熱源の使用が実用的とされ
てきた。アメリカ合衆国内で2,000ユニット以上のプラ
ズマスプレーユニットが商業的に使用されていると考え
られる。これらの極端な高温度装置（窒素利用）はカ氏
12,000度以上で作動し、カ氏3,000度以下で溶融するよ
うな材料をスプレーするものである。過熱現象は一般的
であり、不良合金あるいは過剰酸化プロセスの発生も見
られるものである。
最近、HVOF（極超速酸素燃料混合物（hypervelocity
oxy−fuel））プロセスが熱敏感材料のスプレー用の多
数のプラズマ利用に代用されるようになった。酸化剤と
して純粋酸素を使用し、カ氏4,000度をはるかに越える
フレーム温度が達成されている。よって、これらの装置
もまた処理対象物表面への衝突以前に粉末粒温度を融点
に上昇させる。プラズマトーチの場合よりも程度は低い
が合金反応及び酸化において悪影響が残る。
HVAF（極超速空気燃料混合物（hypervelocity air−f
uel））バーナーに関するアメリカ合衆国特許出願第07/
641,958号において、13％のコバルトを含有するタング
ステンカーバイド粉末のスプレーコーティングは同材料
のHVOFによるコーティングに勝ることが発見された。こ
の改善はその粉末粒の搬送過程温度が融点以下であるこ
とによる。この粒子を溶融させるための加熱は処理対象
物表面への衝突による運動エネルギーの熱変換によって
付与される。
発明の概要 本発明は通常の圧搾空気内に含有されている量より多
量の酸素含有量で機能する装置を使用してのみスプレー
されていたような高融点材料のほとんど全てをフレーム
スプレーする能力を備えたインターナルバーナーを有効
に使用するものである。もちろん高価な純粋酸素を必要
としないので操作コストを大幅に低減することができる
ばかりか、バーナーに対する強制冷却水の必要性を排除
することで操作の単純化並びに信頼性を大幅に向上させ
ることができる。
本発明は熱スプレー法に関するものであり、コーティ
ング対象物表面に向けて高温ガスの超音速ジェット流を
スプレーさせるために長いノズルを通して高温ガスの音
速あるいは超音速流を発生させるため、燃料酸化剤混合
物を限定された容積のコンバスチョンチャンバー（ある
いは他の熱源）内で高圧にて連続的に燃焼させる。粉末
材料はそのジェット流に供給され、ジェット流にて加熱
され、対象物表面に対して高速でスプレーされる。この
改良点は、粒子温度をその材料の融点以下に上昇させる
ためのジェット流による粉末材料の加熱ステップを制御
し、粒子の対象物に対する搬送過程での温度をその融点
以下に保持し、対象物表面に対する衝突によってこの材
料が溶融するように追加的に加熱するに充分な衝突エネ
ルギーを付与するために粒子材料の対象物に対する衝撃
を充分なものとする速度を粒子に与え、対象物表面上に
密度の高いコーティングを施していることである。この
熱スプレー法は長いノズルボアあるいはインターナルバ
ーナーから噴出する高温ジェット流を発生させるための
高圧にて作動するプラズマトーチを利用することも可能
である。粉末等の粒子をフレームスプレーの熱源以外の
分離した容器内で誘導加熱（inductive heating）等に
よって、もしくは粉末用のセラミック容器のフレーム外
にて溶融しない程度に粉末粒子を予備加熱しておくこと
は可能であり、この際フレーム温度は粉末粒子がセラミ
ック容器あるいは他の予備加熱補助装置内で尚早に溶融
しないように制御されている。
図面の簡単な説明 添付図面は本発明の好適実施例を表すインターナルバ
ーナーの長手方向断面図である。
好適実施例の説明 本発明の詳細は図１に示す本発明の方法の実施に有用
なバーナーの断面図を介して理解されるであろう。図面
において、フレームスプレーバーナー10′は筒状フレー
ムスタビライザー11とノズルアダプター12とがナット17
と18によってこれに螺合されているアウターシェルピー
ス10を備えている。
ノズル19はナット22によってアダプター12のフェース
部33に押圧されており、筒状ケーシング21をマルチフィ
ン20のマルチショルダー27に押圧している。
霧状冷却水含有あるいは非含有の圧搾空気はアダプタ
ー23を通過してノズルチューブ19とケーシング21とで規
定された環状ボリューム24に注入される。その空気はフ
ィン20を形成する複数の狭いスロット19aを高速で通過
してノズル19を冷却する。その空気は該スロットから筒
状アダプター12内のマルチ長形ホール26を通過してアダ
プター12内の放射状グループによって形成される環状ボ
リューム37に入り、その後にシェル10とコンバスターチ
ューブ13との間に包含されている狭い環状スペース34′
を通過する。その空気はアダプター12とコンバスターチ
ューブ13を冷却した後に円周上にてスペースが隔てられ
ている複数の放射状ホール35を放射状に通過し、筒状ス
タビライザー11を冷却する過程で筒状スタビライザー11
内の軸ボアによって形成されるスタビリゼーションウエ
ル38に送られる。
燃焼用の燃料はスタビライザー11のタップされた軸ボ
ア11a内に螺合されたアダプター15を通ってスタビライ
ザー11に送られ、その後にマルチオブリーク通路16を通
過して対応するホール35に送られ、ホール35を通過して
ウエル38に移動する空気と混合される。コンバスチョン
チャンバーボリューム14内の点火はスパークプラグ（図
示せず）またはノズル通路あるいはボア39の出口40から
のフラッシュバックによって行われる。
コンバスターチューブ13は通常は310ステンレススチ
ールのごとき耐熱性金属で製造されており、チューブ13
とシェル10との間に適当な放射状スペースを提供するた
めに外側に放射状に突出している円周的にスペースが設
けられた薄手のリッジ34を有している。チューブ13は灼
熱温度で操業され、バーナーが「オン状態」と「オフ状
態」になったときにそれぞれ膨張及び収縮する。よっ
て、自由に膨張できるような適当な空間が必要である。
チューブ13の反対側にあるショルダー36にはエレメント
11及び12の隣接フェース部11b及び12aに対するチューブ
の軸方向への膨張の際の空気流妨害を避けるために切込
部が設けられている。コンバスチョンチャンバー14の圧
力は圧搾空気のみが冷却体である場合には50psigから15
0psigに維持される。これよりも高圧では空気冷却は妥
当ではない。アダプター23に入る前の空気（AIR）A1に
対して矢印のように予め混合される小量の水（WATER）
はバーナーの熱せられたエレメントをフィルム状に冷却
する補助となる。全空気／水混合体の酸素含有量を重量
比で12％以下にしない程度の水量は純粋酸素を追加せず
に使用可能である。該操作はそれよりも低い温度でさえ
粉末の妥当な加熱が可能であるためにアルミ、亜鉛、銅
等の粉末の矢印Ｐ方向のスプレーに適している。ステン
レススチール、タングステンカーバイド等の高融点粉末
の場合には、望む高温を得るためにA1において空気に純
粋酸素を追加することが必要である。非常に高い温度で
は、空気含有酸素は含有水が多すぎてそれ自体では燃焼
を維持できない。よって、このような状況のもとでは全
混合体の酸素量を重量比12％以上に維持するために純粋
酸素の追加が必要である。
場合によっては必要な増強冷却は注入空気流A1を増加
させることによって達せられ、構造エレメントのさらに
良好な冷却に実質的に有効である。後にこの追加空気は
燃料が注入されるポイントの前で外気中に放出される。
図１において、フレームスタビライザー11内の破線で示
す長いボア41はこの追加空気流の放出用放出通路を形成
する。その中のバルブ（図示せず）はこの放出流量を調
整する。
燃焼の高温産物はノズルボア39の通路内の圧力にまで
膨張する。粉末はこの膨張ガス内に図１に示される２個
の粉末インジェクターシステムのいずれかを介して本質
的には放射状に導入される。前方角度（ガス流方向）の
粉末注入が望まれるときには、粉末は「パウダー（POWD
ER）」と記されている矢印P1の方向に、タップされたホ
ール28に対して螺合されたサプライチューブ（図示せ
ず）から注入され、その後にノズル19の外部周辺に隣接
する開口通路29を通過する。数個のオブリークホール32
の１つはホール29とアライン状態（合致する状態）であ
る。通常は窒素であるキャリヤーガスは圧力を受けて粉
末を熱ガス流の中央部に強制供給する。
ノズルボア39を通る粒子搬送時間を増加させるために
後方射出角度の粉末注入が望まれる場合には、第２のイ
ンジェクターシステムが利用される。粒子は反対向きに
傾斜しているインジェクターホール31を通り、矢印P2の
方向にホール28′からキャリヤーガスによって、ノズル
ボア39の大きさに合わせられ、それに対してアライン状
態であるアダプター12の熱ガスが存在するノズルボア12
b内に強制的に放出される。
置換可能なノズル19内に包含されたマルチ型インジェ
クターを使用するインジェクションシステムの１つの利
点は、１つのインジェクターホールが大きすぎる粉末の
通過によって侵食されたとき、適正な大きさの第２のホ
ール32がそれにアライン可能であり、ホール29からの粉
末流を受け入れることである。また、インジェクターホ
ール32は異なるサイズ、密度及び融点の粉末の使用を最
良化するのに必要なインジェクションの異なる角度を提
供可能なことである。例えば、あるノズル長「Ｌ」にお
いて、アルミの場合はステンレススチールの場合よりも
熱ガス内でずっと短い搬送時間でなければならない。こ
の場合には前方方向の鋭角がステンレススチールの場合
の垂直近辺とは好対照に形成される。
可塑的状態以上であることが望ましい粒子のスプレー
に関する本発明において、スプレーされるいかなる材料
P1、P2も処理対象物表面上での衝撃によってコーティン
グ層を形成するのに必要な可塑的あるいは溶融状態に到
達するように適切な搬送時間が与えられなければならな
い。アメリカ合衆国特許第4,416,421号に解説があるご
とく、酸素／燃料混合フレームを使用した高融点材料の
スプレーにはL/D比の値が5:1以上のノズル19、ボア39及
び12bでのアダプター12に対して要求される。圧搾空気
バーナーには純粋酸素ユニットにて使用されていたもの
とほぼ等しい長さのノズルが必要であることが発見され
た。通常は空気バーナーノズルが酸素用バーナーの約２
倍の直径を有しているので、L/D比は3:1に縮小される。
L/D比はノズル19内への放射状通路32を介した粉末導
入ポイントから出口40までのボア39の実長によって決定
され、直径Ｄはそのボアの直径である。この比はノズル
ボア39の出口40の下流に存在する基材Ｓに対する衝突の
瞬間に粒子が効果的に溶融あるいはほぼ溶融するために
非常に重要な要素である。
出願人は再生式冷却圧搾空気インターナルバーナーの
設計に経験豊富であるが、最近まで長いノズルと共に使
用したときにそのようなインターナルバーナーがワイヤ
ーやロッドの形状での低温度溶融金属以外のスプレーに
も適していることを承知していなかった。事実、タング
ステンカーバイドをスプレーするそのようなインターナ
ルバーナーの能力はタングステンカーバイドがそれより
低い融点を有するステンレススチールの代わりに誤って
粉末ホッパー内に置かれたことによって発見されたもの
である。
D/L比が15:1のノズル長は圧搾空気インターナルバー
ナーを使用してタングステンカーバイドをスプレーする
のに元来必要であった。熱損失表面積を減少させること
で増加したフレーム温度が達成された。この成功は主と
してコンバータチューブ13の直径対長さの比を増加させ
たことの結果である。ある容積を有する食物缶のごとき
筒状容器の最低濡面積を求める古典的な計算問題は直径
が缶の高さの２倍である「まぐろ缶」の解を導く。例え
ば燃焼容積36立方インチを要するフレームスプレーユニ
ットにおいては、直径対長さの比に関する多数の選択肢
が存在する。例えば、直径は３インチで、長さは５イン
チを多少越える程度にしたり、あるいは「まぐろ缶」の
解であるＤ＝4.16インチ、Ｌ＝2.08インチとすることも
できる。後者の直径は銅ピース11と12が通常にはこの直
径では入手できず、大きすぎて重くなるので適してはい
ない。3:5（実際に使用する比）は最大温度達成を要求
していない出願人による他の装置にて使用されてきたも
のの比よりずっと小さいものである。
主な熱損失（冷却水使用の場合）は燃焼空気の再生冷
媒流により排除されるが、バーナーの外部表面は使用中
に高温となり、３％から５％の輻射熱損失が予想され
る。適当な断熱手段によってこの損失を排除することは
スプレーシステムの最大利用にとり必要なことである。
この目的で、ピースあるいはエレメント10、11、12及び
21の外部表面をシート材あるいはコーティング層43によ
って覆われたシリカウール42のごとき高温断熱材の鞘容
器内に入れる。ナット17、18及び22並びに他の部品もま
たコーティング層43のごとき温度抵抗性プラスチック材
でコーティングすることが望ましい。フレームスプレー
インターナルバーナーのそのような断熱はユニークなも
のであると考えられる。
本発明のフレームスプレーバーナーの実例 溶融粒子のフレームスプレーに適用 適正に作動するシステムの１例はバーナー10を使用す
るものであり、150scfmの圧搾空気を100psigにて、さら
にプロパンを60psigにて使用し、コンバスターチャンバ
ー14に約50psigの圧力を提供するものである。化学量的
条件下、チャンバー14に隣接するボア12bからノズルボ
ア39に送られるガスの温度は約カ氏3,200度であった。
この高温ガスは６インチの長さで直径3/4インチの組合
せノズルボア12b、39内で膨張して温度が低下し、マッ
ハ１の流域が達成される。この温度はノズルボア39を通
る通路の残り部分において約カ氏2,900度である。６イ
ンチのノズルではタングステンカーバイドとステンレス
スチール粉末P1の両方のスプレーが達成された。事実、
各コーティング層は酸素／燃料混合体を使用した場合と
少なくとも同程度の密度であるように見える。ステンレ
ススチールの場合には、顕微鏡写真にはほとんど酸化物
の痕跡がなかった。過熱の発生頻度はずっと少なくなっ
ている。ノズルボア39内でのマッハ１の流体は秒速約2,
750フィートであり、ノズル出口の先までＭ＝1.65（4,2
00ft/sec）で膨張する。サンプルの基材はバーナーから
Ａ＝１フィートの距離だけ離れて保持されており、粒子
を2,000ft/sec以上の速度に到達させる。これを純粋酸
素システムと比較すればその違いが良く理解できる。
この実例の空気と燃料の圧力条件は現在商業的に利用
されている酸素／燃料ユニットの条件範囲内である。非
常に高レベルまでの圧力増加は圧搾空気とプロパンの代
わりの燃料オイルを使用した場合の単純な処理問題であ
る。チャンバー14での燃焼圧力1,200psigには最大膨張
時のマッハは4.5（7.400ft/sec）である。これは粒子の
基材衝突速度4,000ft/sec以上を達成させるものであ
る。この速度はかつて達成されたことがなかった。コー
ティング層Ｃの質は衝突速度にほぼ比例して改善される
ことが発見された。500psig以上の圧搾空気A1の使用は
フレームスプレー分野の新技術に門戸を解放した。
ノズル材料と圧搾空気A1（及び霧）流によって提供さ
れる冷却程度の選択によって、ノズル19、12bの内部ノ
ズル面を広範囲な温度に合わせて変更することは可能で
ある。最低のノズル表面温度が望まれる場合には、プラ
スチック、亜鉛、アルミをノズルボア39からスプレーす
るには銅がノズル19のボア39を形成する材料としては理
想的である。しかし、ステンレススチール、タングステ
ンカーバイド、セラミックス等の高融点材料の場合には
ボア39のノズル19表面をできるだけ高温に保つことが望
ましい。この場合には、316ステンレススチールのごと
き耐熱金属が冷却フィンなしで、あるいは放射状短フィ
ンを有して使用される。このような条件では内部ノズル
ボア39表面は非常に高温となり輝く赤色に変化する。燃
焼ガスＧの熱産物からの熱損失は効果的に減少し、ノズ
ルの全長Ｌにわたって高温ガス温度を維持する。また、
加熱された粒子の輻射冷却は大きく減少する。この使用
はノズルの長さを半分にすることを可能にし、ノズル19
は高温に冷却される銅製ノズルよりも高い融点の材料を
スプレーする能力を備えている。
本発明のフレームスプレーバーナーの実例 未溶融粒子のフレームスプレー法 対象基材への衝突前 燃焼温度及び粒子衝突速度の関数として、後述あるい
はその改良型の本願図面に示される装置を使用した搬送
過程での粒子温度の効果を示すために以下の５例を挙げ
る。
これらの例中、 Po＝コンバスチョンチャンバー圧力 Ｐ＝外気圧力 Ｋ＝ガスの特定熱比 Ｍ＝マッハ Vj＝ジェット流速度 Vp＝粒子速度 Δｈ＝粒子衝突で放出されるエンタルピー To＝燃焼温度 Ｔ＝膨張ガスジェット流温度 ａ＝ジェット流温度における音速 Tp＝衝突後の粒子温度 ｇ＝重力定数 例Ｉ−現行のHVOF法 （アメリカ合衆国特許第4,416,421号参照） Po＝1000psig＝115psia Ｐ＝0psig＝15psia To＝カ氏4,600度、純粋酸素と燃料オイル使用。
Ｋ＝1.2（仮定） 「ガス表」より。キーナン、H.H.とケイ、J.ジョン
ウイリー アンド サンズ社、1948年版 P/Po＝0.71の場合には、膨張ジェット流温度（Ｔ）は
カ氏3,130度である。マッハは2.0である。
カ氏3,130度の場合には、ａ＝2,800ft/secである。Vj
＝Ma＝5,600ft/secである。
粒子速度2,500ft/secが採用されているが、HVOFスプ
レー流の実験レーザドップラー測定と良く合致すると考
えられる。（粒子溶融が起こり得るHVOFプロセスにおい
て、溶融粒子によるさらに長いノズルの「目詰まり」の
ためにノズル長はHVAFノズルと比較して短い。従って、
さらに長いノズルを使用して得られるさらに早い粒子速
度は達成されない。） カ氏3,130度のジェット流温度は鉄系金属及びコバル
ト（タングステンカーバイドと共に使用）の融点約カ氏
2,700度と較べて非常に高い。粒子（ジェット温度を達
成すると仮定）は可塑性あるいは溶融状態で対象物に達
する。不都合な合金プロセスが酸化同様に起こり得る。
粉末を帯びていないジェットガスはカ氏3,130度に達
する。スプレーされる金属粉末の融点はカ氏2,700度
で、その特定熱は0.1であると仮定。さらに、粉末温度
は対象物に衝突する際にはジェットガス温度と等しいと
仮定。衝突で粒子がカ氏2,700度に達したとき、溶融の
潜熱はさらに温度の上昇が起こる以前に提供されなけれ
ばならない。１ポンドのガスに対して可能なエンタルピ
ーはCp Ｔ＝0.29（3130−2700）＝125btu/1bである。
通常にはスプレーされる粉末１ポンド当り約20ポンドの
反応物が存在する。従って、粉末がジェットガス温度を
達成すると仮定すれば潜熱を無視しても大した誤差は生
じない。
対象物との衝突でエンタルピーの急速な増加が生じ
る。この上昇は で計算可能である。このｇは重力定数であり、Ｊ−778f
t−1b/btuであり、本例では粒子は衝突前に溶融する。
衝突で発生する125btu/1bはさらに「不都合」なカ氏125
0度の温度上昇をもたらす。最大粒子温度はカ氏3,560度
である。
例II−出願人の同時係属中アメリカ合衆国特許出願第07
/641,958号の空気バーナー使用。
To＝カ氏3,500度 Po＝70psig＝85psia Ｐ＝0psig＝15psia Ｋ＝1.2（仮定） キーナン（Keenan）とケイ（Kaye）より、 Ｍ＝1.84 Ｔ＝カ氏2.625度 ａ＝2,600ft/sec Vj＝4.780ft/sec これらの各例で粒子はジェット流温度に加熱されるも
のと仮定すれば、粒子温度のカ氏2,625度は鉄系金属及
びコバルトの融点以下である。材料の搬送過程は固体形
態であり、ほとんど不都合な合金あるいは酸化反応が生
じない。（タングステンカーバイド粒子は衝突後にさえ
も溶融しない。）ジェット流速度は例Ｉの場合よりも遅
いが、ずっと長いノズルを使用すれば粒子速度2,500ft/
secを仮定することは合理的である。この値は衝突時に1
25btuのエンタルピーを与える。この場合、スチールと
コバルトにおいては溶融の潜熱的117btu/1bを粒子温度
がさらに増加する以前に与えなければならない。溶融
後、8btu/1bがさらにカ氏80度温度を上昇させるのに利
用可能である。最終的な最大粒子温度はカ氏2,780度に
達する。例Ｉのカ氏3,560度とは大きく相違する。
本発明の特徴にはいくつかの利点がある。粒子は衝突
以前には溶融しないので最大衝突速度を得るためにずっ
と長いノズルの使用が可能である。それでも「目詰ま
り」は生じない。衝突速度が大きければ大きいほどコー
ティングは高密度となる。不都合な合金及び酸化現象が
生じず、高品質のコーティングが得られる。
例III−高圧力での空気バーナー To＝カ氏3,500度 Po＝600psig Ｐ＝0psig Ｋ＝1.2（仮定） さらに、キーナンとケイより、 Ｍ＝2.9 Tj＝カ氏1,890度 ａ＝2,300ft/sec Vj＝6,670ft/sec Vp＝3,000ft/secと仮定 Δｈ＝180btu、63btu/1b金属利用可 さらにカ氏630度の温度上昇 最終的最高粒子温度はカ氏3,330度である。
これらの計算に多くの仮定と単純化を使用した結果大
きな誤差が生じる可能性がある。まず、熱ガス内での短
時間で粒子は決してガス温に達しない。よって、前記例
の全粒子温度は実際よりも高温となっている。特定熱Ｋ
の真の値は未知である。ここでの1.2の代わりに1.1ある
いは1.3を使用すると大変に異なる値が算出される。発
明者はこの理論分野に長けている人物の理論的攻撃に対
しては応えるだけの準備がない。しかし、これらの例の
比較によって搬送過程の粒子温度は融点より低いと考え
られ、衝突エネルギーは優れたコーティングを提供する
に充分な溶融温度を提供すると考えられる。この事実は
実際の使用にて証明されている。
他の仮定は長いノズルを通過する際のガスからの熱損
失を無視している。10％の損失でさえも計算に大きな影
響を与えるであろう。よって、２フィート以上のノズル
は実用的でないかも知れない。高融点の粉末で長いノズ
ルを使用するときには、燃焼温度を上昇させるために酸
素の追加が必要となる。
例IV−2,400psigでの純粋酸素バーナー To＝カ氏4,500度 Po＝2,400psig T/To＝0.4 Ｍ＝3.7 Ｔ＝1,524 Ｖ＝4,000ft/secと仮定 Δｈ＝320btu/1b 流温をカ氏1,103度上昇させる Tmax＝カ氏2,627度 これは粒子の溶融には充分な温度ではない。これより
も高い温度システム、例えばプラズマ、が使用されなけ
ればならないであろう。従って、本発明の原則はプラズ
マトーチ同様に空気−燃料及び酸素−燃料バーナーにも
適用される。
計算における他の誤差要因は衝突粒子に関わるもので
ある。衝突時に熱は高温粒子から対象物または既に形成
されているコーティング層に移動する。衝突粒子によっ
て対象物に移動する熱は相当な量でありえる。超高速衝
突での熱移動時間がマイクロ秒の単位で計測される場
合、そのような急速な加熱は対象物内への低伝導熱流と
相まって対象物温度を（衝突時に）対象物とコーティン
グとの間の冶金的結合をもたらす温度にまで高めること
ができる。
本質的に本発明は、高温超音速流に導入してスプレー
する粉末が対象物表面に衝突するまで融点より低い温度
に保たれるプロセスに関わるものである。溶融は衝突時
にのみ生じる。ここまでカ氏2,700度あたりの融点を有
する材料のみを対象としてきた。アルミ、亜鉛、銅等の
低い融点の材料においては、本発明のプロセスは燃焼温
度（To）を下げるだけで達成される。これは燃料含有量
を化学量的なものよりずっと少ない量に減少させること
で達成される。減少燃料流をセットする単純な方法は高
温測定手段によってスプレーのプルーム（plume）温度
を測定することである。亜鉛、アルミ、銅の加熱された
粒子スプレープルームは見ることができない。ステンレ
ススチールのプルームは淡い黄色である。
カ氏2,700度をはるかに越える融点の材料に対して
は、純粋酸素の使用が必要であろうし、あるいは（アメ
リカ合衆国特許第4,370,538号の原理により）高温ガス
の第１ジェット流が粉末を融点付近にまで加熱する。よ
り低い温度の第２高速フレームは、衝突でコーティング
を可能にする充分な溶融を付与する速度にまで粒子を加
速する。
非常に高い融点の材料、例えば、セラミックスに対し
てはプラズマトーチが添付図面に示されるもののごとき
燃焼装置の代用をすることができる。この方法では通常
のプラジマトーチのカ氏12,000度のジェット流を粒子が
融点付近であって、融点よりも低い温度に上昇するよう
に調整し、余剰の熱エネルギーをジェット流の速度増加
に利用する。通常のプラズマ装置は相対的に低い電圧
（窒素の場合で約ｖ＝70）で操作される。短形ノズルが
必要であり、噴射するジェット流は音速以下である。
（同じ出力で）電圧を上昇させることで大幅に長いノズ
ルが必要となる。長いノズルへの入口で高ガス圧を使用
して、非常に高い出口速度が得られる。200psigで作動
するプラズマトーチは12,000ft/sec以上のジェット速度
を実現し、これは出口温度が約カ氏7,500度である。
例Ｖ−200psigでの酸化アルミのプラズマスプレー To＝カ氏6,000度 Po＝215psia Po/P＝0.070 To/T＝0.58 Ｍ＝2.65 Ｔ＝カ氏3.286度 融点は約カ氏3,400度 ａ＝2,850ft/sec Vj＝7,550ft/sec Ｖ＝3,500ft/sec（仮定） Δｈ＝245btu/1b Al2O3 ΔＴ＝カ氏845度 Tmax＝カ氏4,131度 酸化アルミのコーティングに充分な条件 本発明は図面に示され、本明細所中にて詳細に説明さ
れているようなフレームスプレーによって実施され得る
が、粒子は搬送のために高速流に導入され、コーティン
グ対象物あるいは基材表面に衝突する以前に予備加熱さ
れていることが特徴である。例えば、粉末あるいは他の
粒子を分離した容器内で、例えば、誘導的に予備加熱
し、もしくは粒子を融合しない程度に保持しているセラ
ミック容器でインピンジング（impinge）している分離
フレームによって予備加熱することができる。フレーム
は粒子を可塑状態もしくは溶融状態以下に予備加熱する
のに充分な温度でなければならない。
本願にて開示している方法は、70psigから、例えば、
50psigに燃料圧力を減少させてバーナーに送られる燃料
流を減少させることで12インチの長さのノズルを６イン
チのノズルに短縮している添付図面の装置によって効果
的、効率的に実施可能であると確信する。
本発明の方法を実施に移す場合、本願請求項にて記載
されたマルチ的手段において関与する種々な操作パラメ
ータは本方法実施において大きな柔軟性を付与する。
出願人はアメリカ合衆国特許出願第07/641,958号に従
って実際に化学量的燃焼を使用し、６インチを越えるノ
ズルの場合には粒子はノズルボアから排出される前に溶
融し、ノズルボアをコーティングすることを確認した。
しかし、本発明に従った改良によって、所定の圧搾空気
流にて燃料流を大幅に減少させることで、このようなイ
ンターナルバーナー用のノズルの長さは12インチまで可
能となり、衝突前の溶融現象を引き起こすことなく優れ
たコーティング処理を施すことを確認した。コーティン
グ層の顕微鏡写真は酸化物の存在が大幅に減少し、コー
ティング層と対象物との間の結合インターフェースが大
幅に改良していることを証明している。70psigから50ps
igに空気圧を減少させ、燃料を適正に現象させることは
前述の有効な結果をもたらした。
本発明のプロセスパラメータの変更及びバリエーショ
ンは本発明の精神及び範囲から逸脱することなく可能で
あり、これらは以下記載の特許請求の範囲に従ってのみ
制限されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許2861900（ＵＳ，Ａ) 米国特許3440079（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05D 1/00 - 7/26 B05B 1/24 C23C 4/12

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱スプレー法であって、 限定された容積のコンバスチョンチャンバー内で上昇し
    た圧力にて熱料と酸化剤を連続的に燃焼させ、長いノズ
    ル内で少なくとも音速の熱ガス流を発生させ、さらに該
    熱ガス流の超音速ジェット流を発生させ、コーティング
    対象物表面に方向誘導するステップと、 前記流体に粉末材料を供給し、該流体にて加熱し、高速
    にて前記対象物表面に衝突させるステップと、を有して
    おり、 前記粉末材料を前記流体に供給するステップは、前記ガ
    ス体の充分な膨張が該流体の温度をスプレーされる該材
    料の融点以下の温度に下げている該流体に沿ったポイン
    トにて該粉末材料を該流体に供給し、 前記粉末材料を前記ジェット流にて加熱する前記ステッ
    プは該粉末流をその融点以下の温度に上昇させるように
    制御していることを特徴とし、前記スプレー法はさらに
    前記粒子が前記対象物に到達するまでの搬送過程におけ
    る該粒子の温度を前記融点以下に維持し、該対象物に衝
    突する該粒子に充分な速度を付与してその衝突エネルギ
    ーを熱に変換し、該粒子の温度をその溶融温度にまで高
    め、この粉末材料を溶融して前記対象物表面に高密度の
    コーティング層を形成する ことを特徴とする熱スプレー法。
  2. 【請求項２】熱スプレー法であって、 高圧にてプラズマトーチを作動させ、熱ジェット流を発
    生させて長いノズルから噴出し、該ジェット流をコーテ
    ィングされる対象物に方向誘導するステップと、 前記流体に粉末材料を供給し、該流体により加熱させ、
    該対象物表面に高速で衝突させるステップと、を有して
    おり、 前記粉末材料を前記プラズマ熱ジェット流に供給する前
    記ステップは該粉末材料を該流体の温度がスプレーされ
    る該材料の融点よりも低いポイントにて該流体に供給
    し、 前記粉末材料を前記ジェット流にて加熱する前記ステッ
    プを該粉末粒子の融点以下の温度に上昇させるように制
    御することを特徴とし、 さらに前記粒子が前記対象物に到達するまでの搬送過程
    における該粒子の温度を前記融点以下に維持し、 該対象物に衝突する該粒子に充分な速度を付与し、その
    衝突エネルギーが該粒子をさらに加熱して該粒子の温度
    をその溶融温度にまで高め、この粉末材料を溶融して前
    記対象物表面に高密度のコーティング層を形成する ことを特徴とする熱スプレー法。
  3. 【請求項３】閉鎖式コンバスチョンチャンバーを形成す
    るコンバスターを含む部材を有する再生的に（regenera
    tively）冷却されたインターナルバーナーを使用したフ
    レームスプレー法であって、 圧縮空気を前記部材の臨界的に（critically）加熱され
    たバーナエレメントと接触状態で通過させて冷却剤／酸
    化剤としての該圧搾空気で前記バーナーを冷却し、ガス
    燃料あるいは液体燃料と共に該冷却剤／酸化剤を前記コ
    ンバスチョンチャンバーに供給し、該圧搾空気を該閉鎖
    式コンバスチョンチャンバー内に供給するに先立ち該冷
    却空気流を再生的に高温加熱すると同時に前記エレメン
    トの適当な冷却を行い、該閉鎖式コンバスチョンチャン
    バー内の急速燃焼反応に作用させるステップと、 前記コンバスターのターミナルフェースからの燃焼によ
    る熱ガス産物をL/D比３以上のボアを有する限定ノズル
    を通して膨張させるステップと、 スプレーされる材料の粉末流を少なくとも前記ノズルボ
    アの入口付近のポイントにて前記燃焼産物の前記熱ガス
    流内に通過させるステップと、 を有しており、 前記熱ガス流は前記粒子を少なくとも可塑的状態にまで
    加熱し、同時に該粒子を秒速1,500ft/sec以上に加速し
    て、前記限定ノズル出口の下流に存在するスプレーコー
    ティング対象基材の表面に衝突させることを特徴とする
    フレーム（flame）スプレー法。
  4. 【請求項４】前記粉末を通過させるステップは、取り替
    え可能なノズルエレメント内に包含されている数個の注
    入穴のうち所定の一穴を通して前記粒子をコールドガス
    流によって前記燃焼の高速産物内に注入するステップを
    有しており、該所定の注入穴は前記バーナー部材内に包
    含されている粉末供給システム通路に前記限定ノズルを
    回転させて位置合わせすることで選択されることを特徴
    とする請求項３記載のフレームスプレー法。
  5. 【請求項５】前記数個の注入穴は前記限定ノズルボアの
    軸に対して異なる注入角にて前記ノズルエレメントに包
    含されており、前記粉末を通過させるステップは該ノズ
    ルエレメントを前記部材の通路と回転させてアラインさ
    せるステップを有しており、前記粒子流を望む方向で前
    記ノズルボア内に供給することを特徴とする請求項４記
    載のフレームスプレー法。
  6. 【請求項６】水滴の浮遊体を前記圧搾空気流に追加する
    ステップをさらに有しており、前記エレメントに冷却フ
    ィルム層を付与して冷却を促進するために霧状体を形成
    し、前記コンバスターの燃焼圧力を該霧状体が存在しな
    いときには再生的空気冷却が前記バーナーを有している
    １個あるいは複数のエレメントに対する熱影響を防止す
    るには不十分である程度に増加可能であり、前記霧状体
    を形成する水滴量を制御して前記コンバスチョンチャン
    バーで空気と燃料の混合体の適正な燃焼反応を確実なも
    のとすることを特徴とする請求項３記載のフレームスプ
    レー法。
  7. 【請求項７】前記コンバスチョンチャンバー内に圧搾空
    気流内に純粋酸素を混合させて追加的酸素を導入するス
    テップをさらに有しており、圧搾空気に対する霧状体の
    量が前記燃焼反応に悪影響を及ぼさないようにすること
    を特徴とする請求項６記載のフレームスプレー法。
  8. 【請求項８】300psigを超える圧力での空気燃料混合体
    燃焼中に前記コンバスチョンチャンバー内の圧力を維持
    するステップをさらに有していることを特徴とする、含
    有されている水の霧状体によって増強された圧搾空気流
    による前記インターナルバーナーの再生的冷却を利用し
    ている請求項６記載のフレームスプレー法。
  9. 【請求項９】500psigを超える圧力での空気燃料混合体
    燃料中に前記コンバスチョンチャンバー内の圧力を維持
    するステップをさらに有していることを特徴とする請求
    項６に記載のフレームスプレー法。
  10. 【請求項１０】前記コンバスチョンチャンバーに追加的
    注入空気流を追加し、前記主体バーナーエレメントの増
    強された冷却を達成するステップと、該エレメントの少
    なくとも１つに対する熱影響を防止し、前記コンバスチ
    ョンチャンバー内に燃料を注入するに先立って化学量を
    超える空気流を外気に放出するステップとをさらに有し
    ていることを特徴とする請求項３記載のフレームスプレ
    ー法。
  11. 【請求項１１】少なくとも前記インターナルバーナーの
    熱せられるバーナーエレメントの放射状外部表面を断熱
    するステップをさらに有しており、前記閉鎖コンバスチ
    ョンチャンバー内への注入に先だつ前記冷却空気流と、
    前記限定ノズルを通過する前記コンバスターの前記ター
    ミナルフェースからの膨張する燃焼の熱ガス産物との間
    での再生的熱交換を増強させることを特徴とする請求項
    ３記載のフレームスプレー法。
  12. 【請求項１２】前記コンバスチョンチャンバーの長さと
    直径の比は2:1以下であることを特徴とする請求項３記
    載のフレームスプレー法。
  13. 【請求項１３】前記限定ノズルの内部面をカ氏1,200度
    以上にて使用し、再生的冷却システムでの粉末材料のフ
    レームスプレー機能を向上させ、前記長いノズルボアを
    通過して前記高速ガス流から冷却剤に対する熱損失を減
    少させ、さらに前記スプレー材料から前記長い限定ノズ
    ルのボア内壁に対する輻射熱損失を減少させることを特
    徴とする請求項３記載のフレームスプレー法。
  14. 【請求項１４】前記限定ノズルの放射状外部面を断熱す
    るステップと、前記圧搾空気を前記主体の臨界的に加熱
    されたバーナーエレメントと接触させる前に該限定ノズ
    ルの放射状外部面と接触するように通過させるステップ
    とをさらに有しており、該圧搾空気と前記限定ノズルを
    通過する膨張する燃焼の熱ガス産物との間の再生的熱交
    換を増強させることを特徴とする請求項11記載のフレー
    ムスプレー法。
JP50445292A 1991-01-16 1992-01-15 融点以下である搬送過程粉末粒温度を利用した熱スプレー法 Expired - Fee Related JP3225293B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US641,958 1991-01-16
US07/641,958 US5120582A (en) 1991-01-16 1991-01-16 Maximum combustion energy conversion air fuel internal burner
US07/740,788 US5271965A (en) 1991-01-16 1991-08-06 Thermal spray method utilizing in-transit powder particle temperatures below their melting point
US740,788 1991-08-06
PCT/US1992/000068 WO1992012804A1 (en) 1991-01-16 1992-01-15 Thermal spray method utilizing in-transit powder particle temperatures below their melting point

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06504227A JPH06504227A (ja) 1994-05-19
JP3225293B2 true JP3225293B2 (ja) 2001-11-05

Family

ID=27093888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP50445292A Expired - Fee Related JP3225293B2 (ja) 1991-01-16 1992-01-15 融点以下である搬送過程粉末粒温度を利用した熱スプレー法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5271965A (ja)
EP (1) EP0567569B1 (ja)
JP (1) JP3225293B2 (ja)
AT (1) ATE184328T1 (ja)
AU (1) AU1233892A (ja)
DE (1) DE69229947T2 (ja)
WO (1) WO1992012804A1 (ja)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5498004A (en) * 1991-09-30 1996-03-12 Kulite Tungsten Corporation Game dart
EP0595601B2 (en) † 1992-10-30 2001-07-11 Showa Aluminum Corporation Brazeable aluminum material and a method of producing same
US5330798A (en) * 1992-12-09 1994-07-19 Browning Thermal Systems, Inc. Thermal spray method and apparatus for optimizing flame jet temperature
US5332422A (en) * 1993-07-06 1994-07-26 Ford Motor Company Solid lubricant and hardenable steel coating system
DE4429142B4 (de) * 1994-08-17 2004-11-18 Matthäus Götz Düsenspritzkopf zum Hochgeschwindigkeitsflammspritzen so wie Verfahren zur Verarbeitung von Beschichtungspulvern
US5795626A (en) * 1995-04-28 1998-08-18 Innovative Technology Inc. Coating or ablation applicator with a debris recovery attachment
US5932293A (en) * 1996-03-29 1999-08-03 Metalspray U.S.A., Inc. Thermal spray systems
RU2100474C1 (ru) * 1996-11-18 1997-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Обнинский центр порошкового напыления" Устройство для газодинамического нанесения покрытий из порошковых материалов
DE19652649A1 (de) * 1996-12-18 1998-06-25 Castolin Sa Flammspritzvorrichtung und Verfahren zum thermischen Spritzen
US6231969B1 (en) 1997-08-11 2001-05-15 Drexel University Corrosion, oxidation and/or wear-resistant coatings
EP0960955A1 (en) * 1998-05-26 1999-12-01 Universiteit Gent Method and apparatus for flame spraying to form a tough coating
US6245390B1 (en) * 1999-09-10 2001-06-12 Viatcheslav Baranovski High-velocity thermal spray apparatus and method of forming materials
US20030039856A1 (en) 2001-08-15 2003-02-27 Gillispie Bryan A. Product and method of brazing using kinetic sprayed coatings
US6685988B2 (en) 2001-10-09 2004-02-03 Delphi Technologies, Inc. Kinetic sprayed electrical contacts on conductive substrates
US20030209610A1 (en) * 2001-12-14 2003-11-13 Edward Miller High velocity oxygen fuel (HVOF) method for spray coating non-melting polymers
US6808817B2 (en) 2002-03-15 2004-10-26 Delphi Technologies, Inc. Kinetically sprayed aluminum metal matrix composites for thermal management
US6811812B2 (en) 2002-04-05 2004-11-02 Delphi Technologies, Inc. Low pressure powder injection method and system for a kinetic spray process
US6896933B2 (en) * 2002-04-05 2005-05-24 Delphi Technologies, Inc. Method of maintaining a non-obstructed interior opening in kinetic spray nozzles
US6623796B1 (en) 2002-04-05 2003-09-23 Delphi Technologies, Inc. Method of producing a coating using a kinetic spray process with large particles and nozzles for the same
US7476422B2 (en) 2002-05-23 2009-01-13 Delphi Technologies, Inc. Copper circuit formed by kinetic spray
US6682774B2 (en) 2002-06-07 2004-01-27 Delphi Technologies, Inc. Direct application of catalysts to substrates for treatment of the atmosphere
US6821558B2 (en) 2002-07-24 2004-11-23 Delphi Technologies, Inc. Method for direct application of flux to a brazing surface
US7108893B2 (en) * 2002-09-23 2006-09-19 Delphi Technologies, Inc. Spray system with combined kinetic spray and thermal spray ability
US6743468B2 (en) * 2002-09-23 2004-06-01 Delphi Technologies, Inc. Method of coating with combined kinetic spray and thermal spray
US20040065432A1 (en) * 2002-10-02 2004-04-08 Smith John R. High performance thermal stack for electrical components
US20040101620A1 (en) * 2002-11-22 2004-05-27 Elmoursi Alaa A. Method for aluminum metalization of ceramics for power electronics applications
US20040142198A1 (en) * 2003-01-21 2004-07-22 Thomas Hubert Van Steenkiste Magnetostrictive/magnetic material for use in torque sensors
US6872427B2 (en) * 2003-02-07 2005-03-29 Delphi Technologies, Inc. Method for producing electrical contacts using selective melting and a low pressure kinetic spray process
US6871553B2 (en) * 2003-03-28 2005-03-29 Delphi Technologies, Inc. Integrating fluxgate for magnetostrictive torque sensors
US7125586B2 (en) * 2003-04-11 2006-10-24 Delphi Technologies, Inc. Kinetic spray application of coatings onto covered materials
FR2854086B1 (fr) * 2003-04-23 2007-03-30 Saint Gobain Pont A Mousson Procede de revetement par flamme et dispositif correspondant
US20050040260A1 (en) * 2003-08-21 2005-02-24 Zhibo Zhao Coaxial low pressure injection method and a gas collimator for a kinetic spray nozzle
US7351450B2 (en) * 2003-10-02 2008-04-01 Delphi Technologies, Inc. Correcting defective kinetically sprayed surfaces
US7335341B2 (en) * 2003-10-30 2008-02-26 Delphi Technologies, Inc. Method for securing ceramic structures and forming electrical connections on the same
US7141110B2 (en) * 2003-11-21 2006-11-28 General Electric Company Erosion resistant coatings and methods thereof
US7024946B2 (en) * 2004-01-23 2006-04-11 Delphi Technologies, Inc. Assembly for measuring movement of and a torque applied to a shaft
US7475831B2 (en) * 2004-01-23 2009-01-13 Delphi Technologies, Inc. Modified high efficiency kinetic spray nozzle
US20050214474A1 (en) * 2004-03-24 2005-09-29 Taeyoung Han Kinetic spray nozzle system design
US20060038044A1 (en) * 2004-08-23 2006-02-23 Van Steenkiste Thomas H Replaceable throat insert for a kinetic spray nozzle
US20060040048A1 (en) * 2004-08-23 2006-02-23 Taeyoung Han Continuous in-line manufacturing process for high speed coating deposition via a kinetic spray process
EP1797212A4 (en) * 2004-09-16 2012-04-04 Vladimir Belashchenko DEPOSIT SYSTEM, METHODS AND MATERIALS FOR COMPOSITE COATINGS
US20060100380A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Delphi Technologies, Inc. Slush moldable thermoplastic polyolefin formulation for interior skin
US7900812B2 (en) * 2004-11-30 2011-03-08 Enerdel, Inc. Secure physical connections formed by a kinetic spray process
US7717703B2 (en) * 2005-02-25 2010-05-18 Technical Engineering, Llc Combustion head for use with a flame spray apparatus
FR2883574B1 (fr) * 2005-03-23 2008-01-18 Snecma Moteurs Sa "procede de depot par projection thermique d'un revetement anti-usure"
EP1880035B1 (en) 2005-05-05 2021-01-20 Höganäs Germany GmbH Method for coating a substrate surface and coated product
US20070074656A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Zhibo Zhao Non-clogging powder injector for a kinetic spray nozzle system
US7288497B1 (en) * 2006-06-30 2007-10-30 San-Tsai Chueh Ceramic powder
US7674076B2 (en) 2006-07-14 2010-03-09 F. W. Gartner Thermal Spraying, Ltd. Feeder apparatus for controlled supply of feedstock
US20080078268A1 (en) 2006-10-03 2008-04-03 H.C. Starck Inc. Process for preparing metal powders having low oxygen content, powders so-produced and uses thereof
US20080145688A1 (en) 2006-12-13 2008-06-19 H.C. Starck Inc. Method of joining tantalum clade steel structures
US8197894B2 (en) 2007-05-04 2012-06-12 H.C. Starck Gmbh Methods of forming sputtering targets
DE102007061599B4 (de) * 2007-12-20 2011-09-22 Siemens Ag Trägeraufbau für einen Leistungsbaustein mit einem Kühlkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102007061598B4 (de) * 2007-12-20 2011-08-25 Siemens AG, 80333 Trägeraufbau für einen Leistungsbaustein mit einer Bodenplatte und Verfahren zu dessen Herstellung
US8246903B2 (en) 2008-09-09 2012-08-21 H.C. Starck Inc. Dynamic dehydriding of refractory metal powders
US20100080982A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-01 Caterpillar Inc. Thermal spray coating application
US20110229665A1 (en) * 2008-10-01 2011-09-22 Caterpillar Inc. Thermal spray coating for track roller frame
EP2320714B1 (de) * 2009-11-04 2013-05-15 Siemens Aktiengesellschaft Plasmaspritzdüse mit innenliegender Injektion
WO2011069101A2 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 The Regents Of The University Of Michigan Coaxial laser assisted cold spray nozzle
US10119195B2 (en) 2009-12-04 2018-11-06 The Regents Of The University Of Michigan Multichannel cold spray apparatus
US9976664B2 (en) 2010-11-05 2018-05-22 Hamilton Sundtrand Corporation Furnace braze deposition of hardface coating on wear surface
JP6084464B2 (ja) * 2010-12-01 2017-02-22 株式会社東芝 プラズマエッチング装置用部品およびプラズマエッチング装置用部品の製造方法
US9120183B2 (en) 2011-09-29 2015-09-01 H.C. Starck Inc. Methods of manufacturing large-area sputtering targets
US20130126773A1 (en) 2011-11-17 2013-05-23 General Electric Company Coating methods and coated articles
US8992656B2 (en) * 2011-12-21 2015-03-31 Praxair Technology, Inc. Controllable solids injection
JP2017008394A (ja) * 2015-06-24 2017-01-12 有限会社エスエスシー 低温溶射用ｈｖａｆ溶射装置
CN109843451B (zh) 2016-09-07 2022-02-22 艾伦·W·伯吉斯 用于喷涂内表面的高速喷涂喷枪
EP3816320A1 (en) 2019-10-29 2021-05-05 Fundación Tecnalia Research & Innovation High velocity oxy air fuel thermal spray apparatus

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL100168C (ja) * 1955-05-02 1900-01-01
US3246114A (en) * 1959-12-14 1966-04-12 Matvay Leo Process for plasma flame formation
US3440079A (en) * 1965-02-10 1969-04-22 Avco Corp Spray coating
US3676638A (en) * 1971-01-25 1972-07-11 Sealectro Corp Plasma spray device and method
FR2171469A5 (ja) * 1972-02-01 1973-09-21 Air Liquide
US4256779A (en) * 1978-11-03 1981-03-17 United Technologies Corporation Plasma spray method and apparatus
US4235943A (en) * 1979-02-22 1980-11-25 United Technologies Corporation Thermal spray apparatus and method
US4370538A (en) * 1980-05-23 1983-01-25 Browning Engineering Corporation Method and apparatus for ultra high velocity dual stream metal flame spraying
US4343605A (en) * 1980-05-23 1982-08-10 Browning Engineering Corporation Method of dual fuel operation of an internal burner type ultra-high velocity flame jet apparatus
US4416421A (en) * 1980-10-09 1983-11-22 Browning Engineering Corporation Highly concentrated supersonic liquified material flame spray method and apparatus
EP0163776A3 (en) * 1984-01-18 1986-12-30 James A. Browning Highly concentrated supersonic flame spray method and apparatus with improved material feed
US4568019A (en) * 1984-02-24 1986-02-04 Browning James A Internal burner type flame spray method and apparatus having material introduction into an overexpanded gas stream
HU196488B (en) * 1986-05-21 1988-11-28 Tuezelestechnikai Kutato Es Fe Recuperative pulse burner of stone insert with uniform case formation
DE3766162D1 (de) * 1986-06-16 1990-12-20 Castolin Sa Vorrichtung zum thermischen spritzen von auftragsschweisswerkstoffen.
US4916273A (en) * 1987-03-11 1990-04-10 Browning James A High-velocity controlled-temperature plasma spray method
US4841114A (en) * 1987-03-11 1989-06-20 Browning James A High-velocity controlled-temperature plasma spray method and apparatus
US4869936A (en) * 1987-12-28 1989-09-26 Amoco Corporation Apparatus and process for producing high density thermal spray coatings
US4836447A (en) * 1988-01-15 1989-06-06 Browning James A Duct-stabilized flame-spray method and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
AU1233892A (en) 1992-08-27
JPH06504227A (ja) 1994-05-19
EP0567569A4 (ja) 1994-02-02
US5271965A (en) 1993-12-21
WO1992012804A1 (en) 1992-08-06
DE69229947T2 (de) 2000-05-04
EP0567569A1 (en) 1993-11-03
EP0567569B1 (en) 1999-09-08
ATE184328T1 (de) 1999-09-15
DE69229947D1 (de) 1999-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3225293B2 (ja) 融点以下である搬送過程粉末粒温度を利用した熱スプレー法
US4634611A (en) Flame spray method and apparatus
KR950014072B1 (ko) 재료형성을 위한 열 분사재의 고속 용사장치
US6245390B1 (en) High-velocity thermal spray apparatus and method of forming materials
US5330798A (en) Thermal spray method and apparatus for optimizing flame jet temperature
US5120582A (en) Maximum combustion energy conversion air fuel internal burner
US5206059A (en) Method of forming metal-matrix composites and composite materials
JP2000507648A (ja) 溶射システム
US2920001A (en) Jet flame spraying method and apparatus
JPH01266868A (ja) 熱吹付け被覆の生産装置とその生産方法
EP3105363B1 (en) Plasma-kinetic spray apparatus&method
WO2006135388A2 (en) Flame spraying process and apparatus
JPH10505706A (ja) 高速、高圧プラズマ銃
US20070113781A1 (en) Flame spraying process and apparatus
WO2007091102A1 (en) Kinetic spraying apparatus and method
JP2009541597A (ja) 溶射方法および溶射装置
EP0734782B1 (en) Shock-stabilized supersonic flame-jet method and apparatus
US6749900B2 (en) Method and apparatus for low-pressure pulsed coating
JP2001214252A (ja) 物質を形成する高速熱スプレー装置及びこのスプレー装置によりコーティングまたは塊状物質を形成する方法
JP2002336744A (ja) 物質を形成する高速熱スプレー装置及びこのスプレー装置によりコーティングまたは塊状物質を形成する方法
JPH04333557A (ja) タングステンカーバイドの溶射方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080831

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090831

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090831

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees