JP5482053B2 - 皮膜の形成方法 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、融点又は軟化点よりも低い温度に加熱した作動ガスと材料粉末とを、スプレーガンのノズルから噴出させ、音速から超音速で前記材料粉末を固体状態で基材に衝突させて前記基材上に皮膜を形成するコールドスプレー法による皮膜の形成方法であって、
前記作動ガスが、ヘリウム、窒素、空気から選ばれる少なくとも1種と、還元性ガスと、の混合ガスであり、
前記材料粉末が金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、チタン、亜鉛、モリブデン、マグネシウム、鉄、タンタル、ニオブ、珪素、クロム、及びこれらの合金、ステンレス、はんだのいずれかであり、
前記ノズルは、先細末広型であって、前記材料粉末を投入する粉末投入口から前記のノズルの内径が最も細い箇所までの入口先細部の長さが50〜500mmであり、前記ノズルの内径が最も細い箇所からノズルの先端までの先端末広円筒部の長さが50〜300mmであり、
前記ノズル入口における前記作動ガスの圧力が0.5MPa〜5MPaの範囲であることを特徴とする皮膜の形成方法である。
請求項2に記載の発明は、前記還元性ガスが、水素ガスであることを特徴とする請求項1に記載の皮膜の形成方法である。
請求項3に記載の発明は、前記作動ガスにおける前記水素ガスの濃度が、0.01%以上であることを特徴とする請求項2記載の皮膜の形成方法である。
キャリアガスは、特に限定されるものではないが、例えば、ヘリウム、窒素、空気のうち1種または2種以上のガスを挙げることができる。また、キャリアガスとしては、材料粉末の表面及び皮膜の表面の酸化を抑制するという観点から、不活性ガスであるヘリウムや窒素が特に好ましい。さらに、コスト面では窒素が、ガス速度高速化の面ではヘリウムが好ましい。
また、図6に示すように、低圧(例えば1MPa以下)の還元性ガスと不活性ガスとを流量計16,16にて所定の割合で混合し、その圧力のまま供給しても良い。
(例1)
材料粉末には、平均粒径20μmの銅粉末を準備し、基材としてアルミニウム合金板にコールドスプレー法により皮膜を形成した。銅粉末の酸素含有量を測定したところ0.047%であった。
2…基材
3…皮膜
4,12,13…高圧ガスボンベ
5,6,9…圧力調整器
7…ヒーター
8…スプレーガンのノズル(ノズル)
8a…粉末投入孔
8b…作動ガス供給孔
8c…入口先細部
8d…先端末広円筒部
10…粉末供給装置
11…チャンバー
11a…排気口
14…高圧対応流量計
15…蓄圧器
16…流量計
17…昇圧ポンプ
Claims (4)
- 融点又は軟化点よりも低い温度に加熱した作動ガスと材料粉末とを、スプレーガンのノズルから噴出させ、音速から超音速で前記材料粉末を固体状態で基材に衝突させて前記基材上に皮膜を形成するコールドスプレー法による皮膜の形成方法であって、
前記作動ガスが、ヘリウム、窒素、空気から選ばれる少なくとも1種と、還元性ガスと、の混合ガスであり、
前記材料粉末が金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、スズ、チタン、亜鉛、モリブデン、マグネシウム、鉄、タンタル、ニオブ、珪素、クロム、及びこれらの合金、ステンレス、はんだのいずれかであり、
前記ノズルは、先細末広型であって、前記材料粉末を投入する粉末投入口から前記のノズルの内径が最も細い箇所までの入口先細部の長さが50〜500mmであり、前記ノズルの内径が最も細い箇所からノズルの先端までの先端末広円筒部の長さが50〜300mmであり、
前記ノズル入口における前記作動ガスの圧力が0.5MPa〜5MPaの範囲であることを特徴とする皮膜の形成方法。 - 前記還元性ガスが、水素ガスであることを特徴とする請求項1に記載の皮膜の形成方法。
- 前記作動ガスにおける前記水素ガスの濃度が、0.01%以上であることを特徴とする請求項2記載の皮膜の形成方法。
- 前記ノズルの入口における作動ガスの温度が、20〜900℃の範囲であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の皮膜の形成方法。
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