JP7194439B2 - 大きいエリアのコンフォーマル堆積能力を有するコールド・スプレー装置 - Google Patents
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Description
本出願は、2016年10月17日に出願された米国特許出願第15/295,050号明細書の優先権を主張し、それは、2010年12月3日に出願された米国特許出願第12/959,523号明細書の一部継続出願であり、それは、2009年12月4日に出願された米国仮出願第61/266,639号明細書の利益を主張する。上記の出願の開示のすべては、参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、米国海軍によって授与された付与番号N00244-07-P-0553のものでの政府の支援によって行われた。政府は、本発明に所定の権利を有している。
Claims (17)
- 粒子のコーティングを基板に塗布するためのコールド・スプレー装置であって、前記コールド・スプレー装置は、
複数の内側通路を有するノズル・アッセンブリであって、前記内側通路のそれぞれは、ノズル・エントランス、ノズル出口、収束セクション、発散セクション、および、前記収束セクションと前記発散セクションとの間のスロート部を含み、前記複数の内側通路のそれぞれは、前記ノズル・エントランスに隣接する前記収束セクションから、スロート部を通って、前記ノズル出口に隣接する前記発散セクションへ、フロー方向に延在しており、前記複数の内側通路は、前記ノズル・アッセンブリから外への共通の出口を共有しており、前記ノズル・アッセンブリは、前記複数の内側通路のそれぞれ同士の間に壁部を含み、前記壁部のそれぞれは、前記共通の出口に向けて長手方向に延在した状態になっており、前記壁部のそれぞれは、前記内側通路のそれぞれの前記スロート部から、前記内側通路のそれぞれの終端ポイントへ延在している、ノズル・アッセンブリと、
前記ノズル・アッセンブリの前記複数の内側通路を通って流れるように、ならびに、前記複数の内側通路のそれぞれの前記収束セクション、前記スロート部、および前記発散セクションを通過することによって、前記複数の内側通路を通って加速するように、前記ノズル・アッセンブリの前記複数の内側通路へ、供給されたガスを提供するガス供給部材と、
前記複数の内側通路と直接的に連通している粒子供給部材であって、前記粒子供給部材は、前記ガス供給部材によって供給される前記ガスの中に前記粒子を流すように、および、前記ノズル・アッセンブリから外へ前記共通の出口を介して前記基板に向けて前記粒子を流し、前記基板をコーティングするように、前記粒子を前記発散セクションへ直接的に供給する、粒子供給部材であって、前記複数の内側通路のそれぞれは、前記内側通路の前記スロート部と前記内側通路の前記終端ポイントとの間の距離として、ML距離を定義し、前記ノズル・アッセンブリは、前記内側通路の前記スロート部と前記共通の出口との間の距離として、DL距離を定義し、〔(DL-ML)/DL〕*100として定義するオーバーラップが、0.5%よりも大きい、粒子供給部材と、
レーザー・ビームを放出するレーザーであって、前記レーザー・ビームは、前記供給された前記ガスを含有する前記複数の内側通路のそれぞれを通して伝送され、前記レーザーは、前記粒子の融点の下方で前記粒子を加熱し、また、前記粒子による前記基板のコールド・スプレー・コーティングを推進するように、前記基板を加熱する、レーザーと
を含む、コールド・スプレー装置。 - 前記複数の内側通路の前記収束セクション、前記スロート部、および前記発散セクションのそれぞれは、前記内側通路の長手方向軸線に対して垂直方向におよび横断方向に交差する断面平面において、実質的に長方形になっている、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記複数の内側通路の前記収束セクションのそれぞれは、前記内側通路の長手方向軸線に対して垂直方向におよび横断方向に交差する断面平面において、実質的に長方形になっている、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記複数の内側通路の前記スロート部のそれぞれは、前記内側通路の長手方向軸線に対して垂直方向におよび横断方向に交差する断面平面に対して、実質的に正方形になっている、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記複数の内側通路の前記発散セクションのそれぞれは、前記内側通路の長手方向軸線に対して垂直方向におよび横断方向に交差する断面平面に対して、実質的に長方形になっている、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記複数の内側通路の前記発散セクションのそれぞれは、前記共通の出口の上流の位置において終端している、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記共通の出口の幅は、実質的に、すべての前記複数の内側通路のすべてのノズル出口の幅の総和以上になっている、請求項6に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記オーバーラップは、10%よりも大きい、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記オーバーラップは、20%よりも大きい、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記粒子供給部材は、前記ガス供給部材によって供給される前記ガスの中に前記粒子を流すように、前記発散セクションの中で前記粒子を加速させるように、および、前記ノズル・アッセンブリから外へ前記共通の出口を介して前記基板に向けて前記粒子を退出させ、前記基板をコーティングするように、前記粒子を前記発散セクションに直接的に供給する、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記レーザーが前記粒子の融点の下方で前記粒子を加熱することは、前記発散セクションの中および下流のみにおいて、前記レーザーが前記粒子の融点の下方で前記粒子を加熱することを含む、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記内側通路は、実質的に真っ直ぐな長手方向軸線を有しており、前記レーザー・ビームは、前記長手方向軸線に対して実質的に平行に方向付けられており、また、前記長手方向軸線に同軸に、前記共通の出口から外へ、前記基板に向けて方向付けられている、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記内側通路は、ノズル・エントランスを含み、前記長手方向軸線は、前記ノズル・エントランスおよび前記ノズル出口の両方を通って延在しており、前記レーザーは、前記ノズル・アッセンブリに操作可能に連結されており、前記レーザー・ビームが前記ノズル・エントランスを介して前記ノズル・アッセンブリの中へ伝送されるようになっている、請求項12に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記コールド・スプレー装置は、圧力チューブをさらに含み、前記圧力チューブは、前記レーザーと前記ノズル・アッセンブリとの間に配設されており、前記圧力チューブは、前記複数の内側通路と流体連通しており、前記ガス供給部材は、前記ノズル・アッセンブリの前記複数の内側通路を通って流れるように、および、前記共通の出口から外へ流れるように、ガスを前記圧力チューブに供給する、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記粒子供給部材は、前記粒子を前記複数の内側通路の中へ鋭角に導入する、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記コールド・スプレー装置は、単一のレーザー・ビームを前記レーザーから前記ノズル・アッセンブリの前記複数の内側通路の中へ伝送する1つまたは複数の光学アッセンブリをさらに含む、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
- 前記ガス供給部材が前記ノズル・アッセンブリの前記複数の内側通路に前記ガスを供給することは、前記ガス供給部材が前記複数の内側通路に前記ガスを選択的に供給することを含む、請求項1に記載のコールド・スプレー装置。
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