JP4481167B2 - Thermal spray equipment - Google Patents
Thermal spray equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP4481167B2 JP4481167B2 JP2004538105A JP2004538105A JP4481167B2 JP 4481167 B2 JP4481167 B2 JP 4481167B2 JP 2004538105 A JP2004538105 A JP 2004538105A JP 2004538105 A JP2004538105 A JP 2004538105A JP 4481167 B2 JP4481167 B2 JP 4481167B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frame member
- thermal spraying
- flame
- end piece
- powder
- 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
Links
- 239000007921 spray Substances 0.000 title claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000007749 high velocity oxygen fuel spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
- H05H1/32—Plasma torches using an arc
- H05H1/42—Plasma torches using an arc with provisions for introducing materials into the plasma, e.g. powder, liquid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Nozzles (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Finger-Pressure Massage (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
Abstract
Description
本発明は、火炎を生成する手段とその火炎の中に粉末を噴射する手段とを含み、前記火炎生成手段が、溶射を受ける基材に向かって火炎がそこから案内されるエンドピースを含む、溶射装置に関する。 The present invention includes means for generating a flame and means for injecting powder into the flame, the flame generating means including an end piece from which the flame is guided toward a substrate to be sprayed. It relates to a thermal spraying device.
「溶射装置」は、金属またはセラミックの皮膜を基材に被着させるために使用され得る火炎生成装置と呼ばれるものであり、種々のプラズマ溶射ガン、火炎ジェット装置、HVOFなどを包含しても良い。 A “thermal spraying device” is called a flame generating device that can be used to deposit a metal or ceramic coating on a substrate and may include various plasma spray guns, flame jet devices, HVOF, and the like. .
本発明の技術分野は、特には金属またはセラミックの熱遮蔽皮膜のような皮膜を、特には航空宇宙構造物における構造部材のような基材であり、更に詳細にはそのモータ部品である基材に対して被着させるものに関する。しかしながら、本発明は、上記用途に限定されるものではなく、この比較的狭い分野以外にも多数の用途を見出し得ることであろう。 The technical field of the present invention is a substrate, in particular a metal or ceramic thermal barrier coating, in particular a structural member in an aerospace structure, more particularly a substrate that is a motor component thereof. It is related with what is attached to. However, the present invention is not limited to the applications described above, and many applications other than this relatively narrow field can be found.
基材に粉末をプラズマ溶射する先行技術の装置は、プラズマジェット生成手段と、粉末がそれを介してプラズマジェットに対して噴射される1つ以上の粉末噴射ポートとを含む。 Prior art apparatus for plasma spraying powder onto a substrate includes a plasma jet generating means and one or more powder injection ports through which the powder is injected against the plasma jet.
例えば広く使用されているF4・Sulzer・Metcoガンのような従来のプラズマジェットガンは、プラズマジェットが、それを介して、被着されるべき基材に向かってガンから案内されるエンドピースを含む。そのエンドピースには、プラズマジェットに向かってかつその中に粉末を噴射するためのノズルを装備したショルダすなわちノブが取付けられる。 Conventional plasma jet guns such as the widely used F4 Sulzer Metco gun include an end piece through which the plasma jet is guided from the gun toward the substrate to be deposited. . The end piece is fitted with a shoulder or knob equipped with a nozzle for injecting powder into and into the plasma jet.
粉末がプラズマジェットの中に噴射され、溶融されて基材に被着される作業の間には、粉末がジェットに到達する際に特徴的な流れパターンが生成される。しばしば、標準の作業状態においても、粉末の逆流が、ノズルに戻って来る可能性があり、その目詰まりを発生させる。ノズルすなわちエンドピースの中に目詰まりする粉末の大きな凝集粒子は、遅かれ早かれ、遊離してジェットの中に噴出されることになり、それによって、溶射プロセスに混乱を引き起こし、皮膜の中に膨れおよび塊を生成するのである。 During operations in which the powder is injected into the plasma jet, melted and applied to the substrate, a characteristic flow pattern is created as the powder reaches the jet. Often, even under standard operating conditions, powder backflow can return to the nozzle, causing its clogging. Larger agglomerated particles of powder clogging in the nozzle or end piece will sooner or later become free and ejected into the jet, thereby causing confusion in the thermal spraying process, swelling in the coating and It creates a lump.
本発明の1つの目的は、粉末の歩留まりを改善した溶射装置、すなわち先行技術による同等の装置に比べて効率を改善した溶射装置を提供することである。言い換えれば、本発明による装置は、粉末の消費量を少なくして、先行技術の装置と等しいかまたはそれ以上の成果を保証するはずなのである。 One object of the present invention is to provide a thermal spraying device with improved powder yield, i.e., a thermal spraying device with improved efficiency compared to equivalent devices according to the prior art. In other words, the device according to the present invention should reduce the consumption of powder and guarantee a result equal to or better than the prior art devices.
本発明のもう1つの目的は、ノズルの目詰まりを発生させる粉末の不都合な逆流を有する傾向が削減され或いは排除もされる溶射装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a thermal spray apparatus in which the tendency to have an adverse backflow of powder that causes nozzle clogging is reduced or even eliminated.
本発明の更なる1つの目的は、改善された溶射速度、すなわち被着される皮膜の十分な品質を維持しつつ使用される所定量の粉末のための溶射時間の削減を獲得することである。 A further object of the present invention is to obtain an improved spray rate, i.e. a reduction in spray time for a given amount of powder used while maintaining sufficient quality of the coating to be applied. .
本発明の目的は、粉末噴射手段がエンドピースから火炎噴出方向に突出するフレーム部材を含み、そのフレーム部材がエンドピースから延在する火炎帯域を少なくとも部分的には取り囲むことを特徴とする、冒頭で定義した溶射装置によって達成される。火炎帯域の円周の少なくとも4分の1すなわち90°が、フレーム部分によって取り囲まれるのである。 The object of the present invention is characterized in that the powder injection means comprises a frame member projecting from the end piece in the flame ejection direction, the frame member at least partially surrounding a flame zone extending from the end piece, This is achieved by the thermal spraying device defined in. At least one quarter of the circumference of the flame zone, ie 90 °, is surrounded by the frame portion.
フレーム部材の少なくとも部分的には環状の形状であるその包囲物のお陰で、改善された流れパターンが獲得され、逆流の傾向が顕著に削減される。標準的には、火炎方向に突出するフレーム部材の部分の内周の形状および/または寸法は、火炎生成手段のエンドピースのものに対応する。ノズル(各ノズル)すなわち粉末ポート(各粉末ポート)は、フレーム部材の突出部分の中に配置され、それによって、粉末ジェットが、フレーム部材の内周から半径方向における中央火炎に向かって、火炎の長手方向に対して垂直に、或いは火炎の長手方向に対して部分的に斜めに案内される。 Thanks to its enclosure being at least partly annular in shape of the frame member, an improved flow pattern is obtained and the tendency for backflow is significantly reduced. Typically, the shape and / or dimensions of the inner periphery of the portion of the frame member protruding in the flame direction corresponds to that of the end piece of the flame generating means. Nozzles (each nozzle) or powder port (each powder port) are arranged in the protruding part of the frame member, so that the powder jet moves from the inner periphery of the frame member towards the central flame in the radial direction. It is guided perpendicularly to the longitudinal direction or partially obliquely to the longitudinal direction of the flame.
1つの好適な実施例によれば、フレーム部材は、エンドピースから延在する火炎帯域の円周の少なくとも180°、好ましくは少なくとも270°、或いは最も好ましくは360°をカバーする。 According to one preferred embodiment, the frame member covers at least 180 °, preferably at least 270 °, or most preferably 360 ° of the circumference of the flame zone extending from the end piece.
好ましくは、フレーム部材は、リング形状の部材を規定するものであり、全体にわたって延在して360°をカバーする連続的な内周を備えた連続的なリングとして設計される。しかしながら、1つの代替例として、それは、それぞれにフレーム部材の分弧を規定する2つ以上の個別リング部分によっても構成され得るものであると理解されるべきである。それらの個別リング部分は、連続的な内周を有するフレーム部材を形成する必要がなく、不連続な断続的リングを規定することもまた同様に可能であり、結果として、その周方向において、全体にわたって延在して少なくとも180°をカバーし、好ましくは少なくとも270°をカバーするのである。1つ以上のノズルすなわち粉末ポートが、個々の上記リング部分すなわちリングセグメントの間に配列されても良い。 Preferably, the frame member defines a ring-shaped member and is designed as a continuous ring with a continuous inner circumference extending throughout and covering 360 °. However, as an alternative, it should be understood that it can also be constituted by two or more individual ring portions, each defining a division of the frame member. These individual ring portions need not form a frame member having a continuous inner circumference, and it is equally possible to define a discontinuous intermittent ring, and as a result, in its circumferential direction, the entire Extending over and covering at least 180 °, preferably covering at least 270 °. One or more nozzles or powder ports may be arranged between the individual ring portions or ring segments.
好ましくは、フレーム部材は、その横断面がエンドピースの内周の横断面の幾何学的形状に対応する内周を有する。その横断面は、回転対称を呈するべきである。 Preferably, the frame member has an inner periphery whose cross section corresponds to the geometric shape of the inner cross section of the end piece. The cross section should exhibit rotational symmetry.
本発明の1つの好適な実施例によれば、火炎噴出方向においてエンドピースを越えて突出する少なくともフレーム部材の部分は、少なくとも1つの半径方向貫通孔を含む。上記孔は、火炎の空気冷却を提供して、粉末噴射領域内におけるその流れを安定させる。フレーム部材の内周における孔によって規定される開口部および存在し得る粉末噴射ノズルは別として、その突出部分の内周面は、概ね平坦であり、火炎および噴射された粉末の流れパターンを否定して混乱させる突起などは何も提示しない。 According to one preferred embodiment of the invention, at least the part of the frame member projecting beyond the end piece in the flame ejection direction comprises at least one radial through hole. The holes provide flame air cooling to stabilize the flow in the powder injection region. Apart from the openings defined by the holes in the inner periphery of the frame member and the powder injection nozzles that may be present, the inner peripheral surface of the protruding portion is generally flat, negating the flow pattern of the flame and the injected powder. It does not present any projections that are confusing.
好ましくは、フレーム部材は、標準的には少なくとも6個である複数の半径方向貫通孔を含むものであり、更に好ましくは10個を越える半径方向貫通孔を含む。それらの孔は、フレーム部材の周囲に一様に配分されるべきである。その結果として、均一な流れ条件が、中央火炎すなわちジェットの周りの全体において達成され得るのである。 Preferably, the frame member includes a plurality of radial through holes, typically at least six, and more preferably includes more than ten radial through holes. The holes should be evenly distributed around the frame member. As a result, uniform flow conditions can be achieved throughout the central flame or jet.
1つの実施例によれば、エンドピースは、内側幅すなわち内径dを有し、フレーム部材は、間隔pだけ突出する。dとpの間の関係は、0.5d<p<2dである。これは、少なくとも6または8mmの内径を備えたエンドピースに関しては好適な関係であると判明しており、実際に使用される殆どのその他の直径に関しても好適である見込みである。 According to one embodiment, the end piece has an inner width or inner diameter d and the frame member protrudes by a distance p. The relationship between d and p is 0.5d <p <2d. This has proved to be a suitable relationship for end pieces with an inner diameter of at least 6 or 8 mm and is expected to be suitable for most other diameters in practice.
エンドピースが内側幅すなわち内径dを有して、フレーム部材の突出部分が内側の対応する幅すなわち直径Dを有するとき、Dは、dと等しいかまたはそれより大きいものであり、好ましくは、D<1.2dである。この関係は、少なくとも6または8mmの内径dを備えたエンドピースに関しては適当であると判明している。 When the end piece has an inner width or inner diameter d and the protruding portion of the frame member has an inner corresponding width or diameter D, D is equal to or greater than d, preferably D <1.2d. This relationship has proven appropriate for end pieces with an inner diameter d of at least 6 or 8 mm.
本発明の更なる1つの好適な実施例によれば、火炎に向かって粉末を案内する2つ以上の粉末噴射ポートが、フレーム部材の内周に配分される。それによって、プラズマジェット内における改善されかつ更に一様である粉末配給が達成される。噴射される粉末が多数のノズルを介して配給されるので、単位時間当りの多量の粉末が、ただ1つだけのノズルすなわちポートが使用される場合に生じるであろう不安定性に関する同じ問題を回避してプラズマの中に噴射され得るのである。 According to a further preferred embodiment of the invention, two or more powder injection ports for guiding the powder towards the flame are distributed on the inner circumference of the frame member. Thereby, an improved and more uniform powder distribution in the plasma jet is achieved. Since the sprayed powder is distributed through multiple nozzles, a large amount of powder per unit time avoids the same problem of instability that would occur if only one nozzle or port was used And can be injected into the plasma.
好ましくは、粉末噴射ポートは、フレーム部材の周囲に一様に配分される。それによって、プラズマ内における粉末の一様な配給が促進されるのである。好ましくは、当該装置は、それらの粉末噴射器の間においても粉末を一様に配給する何らかの手段を含むものであり、或いはそのような手段に対して接続される。 Preferably, the powder injection ports are evenly distributed around the frame member. Thereby, the uniform distribution of the powder in the plasma is promoted. Preferably, the device includes or is connected to any means for evenly distributing the powder between the powder injectors.
1つの実施例によれば、各々の粉末噴射ポートは、フレーム部材を貫通する半径方向孔すなわち開口部の中に挿入されるノズルを含むものであり、少なくとも1つ以上の貫通孔が、上記ノズルをその中に収容するように適応される。従って、フレーム部材は、フレーム部材の外側から内側まで延在する複数の半径方向貫通孔を装備されるものであり、空気のような何らかの媒体がそれらを介して通ることを許容する。それらの孔の少なくとも幾つかは、その中にノズルなどを収容するように適応される。例えば、幾つかの孔が、ノズルと係合するためのネジ筋を設けられても良く、結果として、更に汎用的な装置になるのである。 According to one embodiment, each powder injection port includes a nozzle inserted into a radial hole or opening through the frame member, wherein at least one or more through holes are defined in the nozzle. Is adapted to be housed therein. Thus, the frame member is equipped with a plurality of radial through holes extending from the outside to the inside of the frame member, allowing some medium, such as air, to pass through them. At least some of the holes are adapted to receive a nozzle or the like therein. For example, some holes may be provided with threads for engaging the nozzle, resulting in a more versatile device.
フレーム部材は、エンドピースに対して取外し可能に取付けられるべきである。例えば、フレーム部材の一部は、エンドピースの外周に被せて嵌められるように適応されることが可能であり、フレーム部材の当該部分は、その壁を貫通する締付けネジを設けられる。任意の種類のクランプなどが、エンドピースに対してフレーム部材を固定するために使用されることもまた可能である。 The frame member should be removably attached to the end piece. For example, a portion of the frame member can be adapted to fit over the outer periphery of the end piece, and that portion of the frame member is provided with a clamping screw that penetrates the wall. Any type of clamp or the like can also be used to secure the frame member to the end piece.
本発明によれば、火炎生成手段によって生成される火炎は、陰極と陽極の間における環状通路の中にガス流を流すことによって形成されるプラズマジェットである。典型的には、上記ジェットの温度は、15000℃に達し得るものであり、プラズマの中に導入される粉末は、基材に衝突する前にそのプラズマジェットにより溶融されて加速されるので、1秒当り500mに達する速度を獲得することが可能である。 According to the present invention, the flame generated by the flame generating means is a plasma jet formed by flowing a gas flow in an annular passage between the cathode and the anode. Typically, the temperature of the jet can reach 15000 ° C., and the powder introduced into the plasma is melted and accelerated by the plasma jet before impinging on the substrate. It is possible to obtain speeds reaching 500 m per second.
本発明の更なる特徴および利点は、進歩的な装置の好適な実施例に関する後続の詳細な説明において提示されるものとする。 Additional features and advantages of the present invention will be presented in the following detailed description of preferred embodiments of the inventive apparatus.
ここで、本発明の好適な実施例が、以下のような添付図面を参照して説明されるものとする。 The preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
図1および図2は、より正確にはプラズマ溶射装置である先行技術に従った溶射装置のエンドピース1を示している。当該装置は、ここではプラズマジェットである火炎を生成する手段2を含む。上記手段は、図8で示されたように、本質的に公知である様式で配列され、それらの間に環状通路を規定する、陰極および陽極を包含する。それは、プラズマジェットの中に粉末を噴射する手段3をも更に含んでいる。 1 and 2 show an end piece 1 of a thermal spraying device according to the prior art, more precisely a plasma spraying device. The apparatus comprises means 2 for generating a flame, here a plasma jet. Such means include a cathode and an anode, arranged in a manner known per se, as shown in FIG. 8, and defining an annular passage therebetween. It further comprises means 3 for injecting powder into the plasma jet.
エンドピース1は、円形断面を備えた管を含むものであり、陽極を包含しても良い。粉末噴射手段3は、エンドピース1に取付けられるショルダすなわちノブ4を含む。ショルダすなわちノブ4は、火炎に向かって粉末を噴射するポートを規定する粉末噴射ノズル5によって貫通される半径方向孔を含む。
The end piece 1 includes a tube having a circular cross section, and may include an anode. The powder injection means 3 includes a shoulder or
図2は、火炎の僅かな部分だけが単一ノズル5からの噴射の際に実際に利用される様式を示している。ショルダすなわちノブ4によってカバーされる小さな角度分弧の故に、部分的に溶融して戻る粉末の逆流が生成され、ノズル5に対して不都合に付着してしまうのである。
FIG. 2 shows the manner in which only a small part of the flame is actually utilized during the injection from the
図3および図4は、本発明に従った溶射装置の参考例を示している。火炎すなわちプラズマジェットは、図1および図2で説明されたものと同じ手段によって生成される。2つの個別リング部分7,8によって形成されるフレーム部材6は、火炎の円周のほぼ180°をカバーする。言い換えれば、それは、それに対応する連続的なリングがカバーしたであろう円周の50%をカバーするのである。ここでは、各々のリング部分7,8が、前記円周の少なくとも90°をカバーする分弧を規定する。
3 and 4 show a reference example of the thermal spraying apparatus according to the present invention. The flame or plasma jet is generated by the same means as described in FIGS. The
フレーム部材6は、火炎方向と同じであるその長手方向において突出し、エンドピース1を延長している。各々のリング部分7,8は、1つ以上の半径方向孔を設けられ、少なくともそれらの1つは、粉末噴射ノズル5によって貫通される。各々のノズル5は、図1および図2における先行技術のノズルに関して前述されたように配列されて案内されても良い。複式ノズル構成とフレーム部材6の存在とのお陰で、粉末を逆流させる傾向が抑制され、より安定してより有効に使用されるプラズマジェットが達成される。従って、先行技術に比べて高い粉末の歩留まりが達成されるのである。
The
図5から図7では、本発明に従った装置の実施例が提示される。当該装置は、好ましくは図1から図4に関連して前述されたような火炎生成手段を含む。それは、単一の連続的なリングによって形成されるフレーム部材6を含むという点で、図3および図4に示された参考例とは異なっている。
In FIGS. 5 to 7 an embodiment of the device according to the invention is presented. The apparatus preferably includes flame generating means as described above in connection with FIGS. It differs from the reference example shown in FIGS. 3 and 4 in that it includes a
リング6は、プラズマジェット方向においてエンドピース1の端部に対して取外し可能に取付けられ、かつそれを越えて間隔pだけ突出する。エンドピース1は、0.5d<p<2dであり、好ましくはd≒pである、内径dを有する。
The
リング6は、エンドピース1の内径dにほぼ等しい直径Dを備えた円形の内周を有する。より正確に言えば、この場合、直径Dは、エンドピース1の内径dにエンドピース1の壁の厚さを加えたものに対応する。
The
フレーム部材6は、その突出部分の周囲に一様に配分される複数の半径方向貫通孔9をも更に含む。孔9の少なくとも幾つかは、その中に収容され得る粉末噴射ノズル5と係合するためのネジ筋を設けられる。代替的には、孔9と整列し或いは整列しない独立した孔の集合が、ノズル収容孔すなわち粉末ポートとして機能すべく配列されることもまた可能である。
The
孔9は、リング6の内周の周りにおいて概ね互いに整列している。粉末噴射ノズル5を収容しないそれらの孔は、リングの内側と外側の間における半径方向の連絡に寄与する。標準的には、その外部は、空気の雰囲気を含むものであり、孔9は、ジェットを更に安定させて、ノズル5に向かう粉末の逆流を打ち消すものでもある空気冷却孔として機能する。
The
好ましくは、ノズル(すなわち粉末ポート)は、フレーム部材6の内周の周りに(互いに同じ角度間隔を置いて)一様に配分される。ノズル5の本数は、変更可能であるが、コンピュータ・シミュレーションでは、3本のノズルが、しばしば好適であり、有益な粉末の歩留まり(粉末の低損失)および安定した流れ状態を生じるということが示されている。
Preferably, the nozzles (i.e. powder ports) are evenly distributed around the inner circumference of the frame member 6 (at the same angular spacing as one another). Although the number of
エンドピース1に対して容易に着脱されるために、ここではフレーム部材6である粉末噴射手段3が、エンドピース1の端部に被せて嵌められ、固定ネジ16によって適所に固定されるように適応される。クランプなどのようなその他の接続手段もまた、代替物として使用されることが可能である。
In order to be easily attached to and detached from the end piece 1, the powder injection means 3, which is a
本発明に従ったプラズマ溶射装置は、図8に概略的に示されている。当該装置は、中央の陰極11を取り囲み、かつガスのためのノズルすなわち環状通路をも形成する陽極10を含み、この種の装置は、その現状技術では周知のものであり、更なる詳細な説明は必要とされない。電気アークすなわちプラズマジェット12は、陽極10と陰極11の間の電圧差を制御して、そのノズルにガス流を流すことによって生成される。当該装置は、本発明に従って粉末粒子13の流れをプラズマジェット12の中に導入する手段3をも更に含む。ジェット12は、基材15に向かって案内され、粉末粒子13を基材15に向かって運搬することになり、それと同時に前記粒子13を少なくとも部分的には溶融させている。
A plasma spray apparatus according to the present invention is shown schematically in FIG. The device includes an
本発明の特殊な利点は、上述のようなフレーム部材6が、広く使用されていて、今日でも市場において入手可能であるF4ガンのようなプラズマジェットガンにおける先行技術の単一のショルダ・ノズル構成に代えて、広範な作業を必要とすることなく使用されることが可能であり、結果として、改善された粉末の歩留まりと、プラズマジェットの効率性および安定性と、粉末ポートが目詰まりする危険性の低下とが生じることである。
A particular advantage of the present invention is the prior art single shoulder nozzle configuration in a plasma jet gun such as the F4 gun, where the
本発明に関する以上の提示内容は、例として挙げられたものであり、代替的な実施例が当業者には自明であろうと理解されるべきである。しかしながら、請求される保護の範囲は、当該説明および添付図面によって支持される特許請求項において規定される。 It should be understood that the foregoing presentation regarding the present invention has been given by way of example and that alternative embodiments will be apparent to those skilled in the art. However, the scope of protection claimed is defined in the claims supported by the description and the accompanying drawings.
Claims (14)
前記フレーム部材(6)は、径方向に方向付けられた粉末噴射用の複数の第1貫通孔を、該フレーム部材(6)の周方向に配置して有し、
前記フレーム部材(6)は、径方向に方向付けられた複数の第2貫通孔を、該フレーム部材(6)の周方向に配置して有しており、該第2貫通孔は、火炎の空気冷却を提供して、粉末噴射領域内におけるその流れを安定させるために開口し、前記第1貫通孔と前記第2貫通孔とは、前記フレーム部材(6)の周方向に略一列に並んで配置されていることを特徴とする、溶射装置。A thermal spraying apparatus including means (1, 2) for generating a flame and means (3) for injecting powder into the flame, wherein the flame generating means (1, 2) is applied to a substrate to be sprayed. The powder injection means (3) includes a frame member (6) projecting from the end piece (1) in the flame ejection direction, the flame member being directed from the end piece (1) In the thermal spraying apparatus, which at least partially surrounds a flame zone extending from the end piece (1),
The frame member (6) has a plurality of first through holes for powder injection directed in the radial direction, arranged in the circumferential direction of the frame member (6),
The frame member (6) has a plurality of second through holes oriented in the radial direction, arranged in the circumferential direction of the frame member (6). An opening is provided to provide air cooling and stabilize the flow in the powder injection region, and the first through hole and the second through hole are arranged in a line in the circumferential direction of the frame member (6). A thermal spraying device, characterized by being arranged in
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US31955802P | 2002-09-18 | 2002-09-18 | |
SE0202765A SE525927C2 (en) | 2002-09-18 | 2002-09-18 | Thermal sprayer used in aero space constructions, has frame element projecting in flame injection direction from end piece, and partly surrounding flame zone extending from end piece |
PCT/SE2003/001457 WO2004028222A1 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | A thermal spraying device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005539144A JP2005539144A (en) | 2005-12-22 |
JP4481167B2 true JP4481167B2 (en) | 2010-06-16 |
Family
ID=32033033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004538105A Expired - Fee Related JP4481167B2 (en) | 2002-09-18 | 2003-09-17 | Thermal spray equipment |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1552728B1 (en) |
JP (1) | JP4481167B2 (en) |
AT (1) | ATE321437T1 (en) |
AU (1) | AU2003263709A1 (en) |
DE (1) | DE60304224T2 (en) |
ES (1) | ES2260689T3 (en) |
RU (1) | RU2314878C2 (en) |
SE (1) | SE525927C2 (en) |
WO (1) | WO2004028222A1 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2571099C (en) * | 2005-12-21 | 2015-05-05 | Sulzer Metco (Us) Inc. | Hybrid plasma-cold spray method and apparatus |
GB2445926A (en) * | 2007-01-24 | 2008-07-30 | Michael Bernard Coupland Quigley | Powder injection apparatus with shroud arrangement |
US7836843B2 (en) * | 2007-10-24 | 2010-11-23 | Sulzer Metco (Us), Inc. | Apparatus and method of improving mixing of axial injection in thermal spray guns |
FI121990B (en) * | 2007-12-20 | 2011-07-15 | Beneq Oy | Device for producing fogs and particles |
WO2010008533A1 (en) * | 2008-07-14 | 2010-01-21 | Xiom Corporation | Powder coating spraying device |
FR2936964B1 (en) * | 2008-10-10 | 2011-04-15 | Hamid Hammouche | THERMAL PROJECTION TYPE HVOF |
US9683282B2 (en) * | 2009-06-22 | 2017-06-20 | Oerlikon Metco (Us) Inc. | Symmetrical multi-port powder injection ring |
WO2011086669A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | 株式会社中山製鋼所 | Device and method for forming amorphous coating film |
US8692150B2 (en) * | 2011-07-13 | 2014-04-08 | United Technologies Corporation | Process for forming a ceramic abrasive air seal with increased strain tolerance |
US10279365B2 (en) | 2012-04-27 | 2019-05-07 | Progressive Surface, Inc. | Thermal spray method integrating selected removal of particulates |
JP2016065302A (en) * | 2014-09-17 | 2016-04-28 | 東京エレクトロン株式会社 | Component for plasma treatment apparatus and manufacturing method of the component |
CN107107097B (en) * | 2014-12-04 | 2021-04-27 | 渐进表面公司 | Thermal spray process incorporating selective particle removal |
CN108775969B (en) * | 2018-03-27 | 2023-08-22 | 中国计量大学 | Device and method for measuring supersonic flame spraying jet temperature |
CN116275374B (en) * | 2023-04-06 | 2024-02-13 | 芜湖明特威工程机械有限公司 | Engineering machinery hard alloy coordinate welding machine and welding method thereof |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB967445A (en) * | 1960-03-25 | 1964-08-19 | British Oxygen Co Ltd | Electric arc torch |
NL295849A (en) * | 1962-07-27 | 1900-01-01 | ||
FR2600229B1 (en) * | 1986-06-17 | 1994-09-09 | Metallisation Ind Ste Nle | PLASMA RECHARGING TORCH |
DE9215133U1 (en) * | 1992-11-06 | 1993-01-28 | Plasma-Technik Ag, Wohlen | Plasma sprayer |
FR2725582B1 (en) * | 1994-10-06 | 1997-01-03 | Commissariat Energie Atomique | ARC PLASMA TORCH WITH GAS SHEATH STABILIZATION |
US5858470A (en) * | 1994-12-09 | 1999-01-12 | Northwestern University | Small particle plasma spray apparatus, method and coated article |
CH693083A5 (en) * | 1998-12-21 | 2003-02-14 | Sulzer Metco Ag | Nozzle and nozzle assembly for a burner head of a plasma spray device. |
-
2002
- 2002-09-18 SE SE0202765A patent/SE525927C2/en not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-09-17 AT AT03797778T patent/ATE321437T1/en not_active IP Right Cessation
- 2003-09-17 AU AU2003263709A patent/AU2003263709A1/en not_active Abandoned
- 2003-09-17 EP EP03797778A patent/EP1552728B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-17 WO PCT/SE2003/001457 patent/WO2004028222A1/en active IP Right Grant
- 2003-09-17 ES ES03797778T patent/ES2260689T3/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-17 RU RU2005111602/12A patent/RU2314878C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-09-17 DE DE60304224T patent/DE60304224T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-09-17 JP JP2004538105A patent/JP4481167B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0202765D0 (en) | 2002-09-18 |
ES2260689T3 (en) | 2006-11-01 |
WO2004028222A1 (en) | 2004-04-01 |
DE60304224D1 (en) | 2006-05-11 |
RU2005111602A (en) | 2006-06-10 |
AU2003263709A1 (en) | 2004-04-08 |
SE0202765L (en) | 2004-03-19 |
JP2005539144A (en) | 2005-12-22 |
SE525927C2 (en) | 2005-05-31 |
RU2314878C2 (en) | 2008-01-20 |
DE60304224T2 (en) | 2007-03-08 |
EP1552728B1 (en) | 2006-03-22 |
ATE321437T1 (en) | 2006-04-15 |
EP1552728A1 (en) | 2005-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7557324B2 (en) | Backstream-preventing thermal spraying device | |
JP4481167B2 (en) | Thermal spray equipment | |
US5013883A (en) | Plasma spray device with external powder feed | |
US5733662A (en) | Method for depositing a coating onto a substrate by means of thermal spraying and an apparatus for carrying out said method | |
JP3007895B2 (en) | Single cathode plasma gun and anode attachment for use therein | |
CA1234689A (en) | Plasma gun | |
KR850000598B1 (en) | Thermal spray apparatus | |
US20100314466A1 (en) | Thermal spraying method and device | |
US4869936A (en) | Apparatus and process for producing high density thermal spray coatings | |
US4661682A (en) | Plasma spray gun for internal coatings | |
JP2006130503A (en) | Apparatus for plasma spray coating | |
CA2231109A1 (en) | Plasma arc torch | |
CN104955582B (en) | Apparatus for thermally coating a surface | |
JPH06228730A (en) | Plasma thermal spraying device for shooting out powdery material | |
JPS6242665B2 (en) | ||
JP2011005486A (en) | Symmetrical multi-port powder injection ring | |
EP2545998B1 (en) | A plasma spray gun and a method for coating a surface of an article | |
US20150097486A1 (en) | Multizone hollow cathode discharge system with coaxial and azimuthal symmetry and with consistent central trigger | |
USRE31018E (en) | Method and apparatus for shielding the effluent from plasma spray gun assemblies | |
JPH09217164A (en) | Plasma spraying device | |
RU204751U1 (en) | PLASMOTRON FOR ADDITIVE GROWING | |
KR101479767B1 (en) | Arc-jet plasma generator | |
GB2144654A (en) | Thermal spraying gun nozzle | |
CN114786322A (en) | Plasma nozzle | |
KR100323494B1 (en) | A plasma gun device for the injection of strengthening-powder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060724 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090316 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090324 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090617 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100309 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100317 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |