JPH02184362A

JPH02184362A - 溶射ガン

Info

Publication number: JPH02184362A
Application number: JP351489A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Nasu; 敏幸那須
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1990-07-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、母材の表面に溶射材料を溶射して被膜を形成
する際に用いられる溶射ガンに関するものである。

「従来の技術」母材の特性たとえば耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性等を向
上させたり、あるいは電気的な特性を変えることを目的
として、母材表面に金属やサーメットあるいはセラミッ
クス等を溶射して被膜を形成することが従来より行なわ
れており、そのような場合、人気中の酸素による被膜の
酸化を減少させて被膜の品質を向上させるため、最近、
第２図に示すような溶射ガンか使用されている。

第２図において符号１はポティ、２はボディ１の前部に
固定された円筒状の陽極、３はボディｌに絶縁材４を介
して取り付けられて陽極２の内側に位置する陰極、５は
プラズマガスの供給孔、６は溶射材料の供給孔、７は陽
極２の先端に固定されたノズルである。このノズル７は
図示しない冷却装置により冷却されるようになっており
、また、ノズル孔７ａの先端部の内径は縮径されたもの
となっている。

この従来の溶射ガンでは、供給孔５からプラズマガス（
通常はアルゴンとヘリウムの混合ガスか使用される）を
ボディ１内に導入し、陽極２と陰極３との間に電圧をか
けるとそれらの間にアークか発生し、そのアークによっ
てブラスマガスが電離されて高温、高速のプラスマンエ
ツトとなる。

そして、そのプラスマンエツト中に供給孔６から溶射材
料（一般には粉末である）を吹き込むと、溶射桐材は瞬
時に溶融もしくは半溶融されるとともに、ノズル７によ
り加速されてその先端から噴流８となって噴出するので
、この噴流８を第２図に示すように母材９に吹きイ・Ｉ
’　ｌると、ノズル７により噴流８と大気との接触時間
か短くなるとともに噴流８の広かりも小さくなり、この
ため、ノズル７の無い場合よりも酸化の少ない被膜か母
材９の表面に形成されることになる。

［−発明か解決しようとする課題−ｊところで、上記の溶射ガンを用いる場合、噴流８と大気
との接触を十分に少なくするためノズル７先端と母材９
とを接近さＵ゛すきると、噴流８によって母材９のｔ温
度か過度に１−臂してしまって母材９の材質劣化や形成
された被膜の剥離か生しることかあるし、また、１廿材
９に衝突した溶射材料の溶滴か跳ね返って／スル孔７ａ
を閉塞してしまうので長時間の連続操業かできなくなっ
てしまうものである。

このため、従来においては、ノズル７先端と１υ材との
間の距ｉ！１ＩＰＩ、を、上記のような問題か生しない
秤度に大きく確（♀せさるを得ないか、その場合には、
ｌｆｆ１）材９に吹き付けられる噴流８中に相当量の空
気か巻き込まれてしまい、その結果、被膜の品質かそれ
程向−ＪＴ、　Ｌない、という問題か生していた。

また、母材９の表面全体にわた・）で被膜を形成する場
合には、噴流８を吹きイτｊけつつ溶射ガンを母材９に
〆９って移動させていくのであるか、その場合、形成さ
れた被膜は高温のままで直しに空気に触れてしまうこと
になり、このため、被膜か酸化されてしまってその品質
か低下してしまう、という問題もあった。

手記のような、噴流８への空気の巻き込み、および形成
された被膜の酸化を防＋Ｊｘするために、１υ材９およ
び溶射ガンを減圧チャンバ内に配置して真空あるいは不
活性ガス雰囲気ドて溶射を行うことも行なわれているか
、その場合は設備費か増大してしまうばかりでなく、母
材９の大きさか減圧チャンバ内に配置できる範囲に制限
されてしまうし、処理時間も長くなるという問題があり
、必すしも有効なものではない。

本発明は」−記の事情に鑑のでなされたもので、噴流へ
の空気の巻き込みや形成された被膜の酸化を防１トし得
て、良質の被膜を形成することのできる有効な溶射ガン
を提供することを目的としている。

１課題を解決するための手段」本発明は、溶融もしくは半溶融させた溶射材料をノズル
の先端から噴出させて母材の表面に吹き付けるように構
成された溶射ガンにおいて、先端か開口されている外筒
を前記ノズルの外側に設けるとともに、その外筒の先端
をノズルの先端より前方に突出させ、か−）、ノズルか
ら噴ｆＪ’、ｆさせる溶射材料を大気より遮断するガス
を前記外筒内に導入するだめのガス導入装置が備えられ
てなることを特徴としている。

「作用」本発明の溶射ガンは、ノズルの外側に設けた外筒の先端
を母材に接近させ、その内部にガス導入装置によりガス
を加圧状態で導入し、その状態でノズルの先端から溶射
材料を噴出させることにより、ノズルから噴出する溶射
材料および母材表面に形成された被膜をそのガスによっ
て大気から遮断するとともに、形成された被膜をガスに
よって速やかに冷却する。

「実施例」以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

なお、第２図に示した従来の溶射ガンと同一・構成要素
には同一符号を付して説明を省略する。

本実施例の溶射ガンは、上記従来の溶射ガンにおけるノ
ズル７の外側に外筒１．　Ｏを取り（＝１けた構成とさ
れている。外筒１０は両端が開口している円筒状のもの
であって、その基端部］Ｏａの内径はノズル７の外径と
同等とされており、基端に形成されているフラン／１ｏ
ｂを／スルフ基端に形成されているフラノン７ｂに突き
合わせて、ノズル７とともに陽極２に対してポルトによ
り固定されている。

また、外筒１０の先端部側は、傾斜部］Ｏｃを介しでノ
ズル７の外径より大径となるように拡１イされており、
その拡径部］、　Ｏｄの先端はノズル７の先端より前方
に突出するようにされている。そして、／スルフの先端
がら外筒１ｏの先端までの刈法Ｌ　’　は、溶射の際に
ノズル７先端と母材９との間に確１イ旨−るへき適↑Ｉ
］な距離りよりゎすかに小さくなるように設定されてい
る。

また、外筒１０の傾斜部］Ｏｃの外側には環状のヘノタ
ー管１１か取すイτｊけられており、このヘノター管１
１と外筒１ｏの傾斜部］、　Ｏｃとの間には、それらの
内部を連通ずる１夏数の連通管１２　がへ。

ター管１１の周方向に等間隔て設けられている。

上記のヘノター管１１には、図示しないガス供給源から
不活性ノＪス例えばアルコンガスが加圧されて供給され
るようになっており、ヘノター管１１に供給された不活
性ガスは、図中の矢印で小ずように、上記の連通管１２
・を通って外筒１０の先端側に向かってその軸線方向に
噴き出されるようになっている。」―紀のヘッダー管１
１、連通管１２・・、および図示しないガス供給源は、
外筒１０内に不活性ガスを導入するためのガス導入装置
１３を構成するものである。

上記構成の溶射ガンによって母材９の表面に溶射を行う
場合、従来の溶射ガンを用いる場合と同様に、ノズル７
の先端と母材９との間に適正な距離１７を確保してノズ
ル７を母材９に対向さゼる。

これにより、外筒１０の先端と母材９との間には、わず
かな寸法Ｑ（ｉ２＝Ｌ−Ｌ’）の隙間があくことになる
。この隙間の寸法Ｑは、たとえば５ｍｍ程度とすること
か良い。

そして、ヘノター管１１、連通管１２　を通して不活性
ガスを外筒１０内に導入する。これにより、外筒１０内
に導入された不活性ガスによって外筒１０内の内圧か高
まり、不活性ガスは母材９に吹き伺（）られた後、外筒
１０の先端と母材９の間の隙間を通って外筒１０外に流
出することになり、したかって、外筒１０外の空気か外
筒１０内に流入することかない。

そして、上記のように不活性ガスを外筒１０内に導入し
つつ、溶射を行う。すなわち、従来の溶射ノノンの場合
と同様に、供給孔５からプラスマー）ノスをボディ１内
に導入し、陽極２と陰極３との間に電圧をかけてそれら
の間にアークを発生させることでプラズマ／１．ットと
なし、そのプラズマ／１−７１・中に（４５Ｈ６孔６か
ら溶射材料を吹き込む。すると、溶射材料か溶融もしく
は半溶融されて噴流８となってノズル７の先端から噴出
し、母材９の表面に衝突してそこに被膜か形成される。

そして、溶射ガンを母材９に沿って移動させていくこと
により、母材９の表面全体にわたって被膜を形成する。

上記のように、外筒１０内に不活性ガスを導入しつつ溶
射を行うことにより、外筒１０内に空気か流入すること
か防止されて噴流８は空気と遮断されるので、従来の溶
射ガンを用いる場合のように噴流８に空気が巻き込まれ
る余地かなく、したかってノズル７の先端と母材９との
間に適正な距離Ｉ７を確保しても良質の被膜を形成する
ことができる。

そして、ノズル７と母材９との間に適正な距離りを確保
することから、それらの接近させた場合のように母相９
の材質か劣化したり、形成された被膜か剥離してしまう
ようなこと、あるいはノズル孔７ａか閉塞されてしまう
ようなことはないし、勿論、減圧チャンバ内において溶
ｑ・ｊを行う場合のように、設備費か増大したり、母材
９の大きさか制限を受けることはなく、処理時間も従来
の場合と同等で済む。

また、外筒１０内に導入されて母材９に吹き付けられる
不活性ガスは、形成された被膜をも大気より遮断すると
ともにその被膜を冷却する作用もなし、したかって、溶
射ガンが移動して被膜か大気中に露出するまでに被膜は
十分に冷却されてしまい、従来のように被膜か高温状態
のままで空気に触れて酸化されてしまうようなことも防
止され、この点においても良質の被膜を形成できること
になる。

また、上記実施例では、外筒１０内にアルコンガス等の
不活性ガスを吹き込むようにしたか、不活性ガスに代え
てたとえば窒素ガス（Ｎ、）やアセチレンガス（Ｃ２Ｈ
２）等の反応性ガスを吹き込むことにより、外筒１０内
においてその反応性ガスと溶射材料とを反応さＵること
かできる。すなわぢ、溶射材料の金属を窒化物や炭化物
等に転換する反応性溶射を行うことかできる。

このような反応性溶射を行う場合、従来においてはプラ
ズマガスとして反応性ガスを用いており、したかって従
来においては電極（陽極２および陰極３）か反応性ガス
に接触して早期に劣化してしまうものであったか、上記
のように外筒１０内に直接的に反応性ガスを吹き込めば
電極に反応性ガスか接触することがないから、電極を長
寿命とすることかできる、という利点かある。また、炭
化タンツステンのように、分解して炭素含有量か減少し
やすい場合でも、炭素の減少を押さえることかできる。

また、冷却能力を向上させるため、低温の液体窒素ガス
や液体炭酸ガスなとを使用してもよい。

なお、−１−記実施例では外筒１０をホルトによってノ
ズル７に取りイτ１けるように構成したか、それらを−
・体に形成しても良い。また、溶射伺料の供給孔６はノ
ズル７に形成しても良い。さらに、１−記実施例はプラ
スマ溶射ガンに適用した場合の例であるが、本発明はガ
ス式溶射ガンやアーク式溶射ガン等に対しても同様に適
用することか可能である。

「発明の効果」以上で詳細に説明したように、本発明によれは、先端か
開１］１されている外筒をノズルの外側に設けるととも
に、その外筒の先端をノズルの先端より前方に突出させ
、かつ、ノズルから噴出させる溶射材料を大気より遮断
するガスを外筒内に導入するためのガス導入装置を備え
た構成であるから、外筒内にガスを導入しつつ溶射を行
うことにより噴流への空気の巻き込みを防止できるとと
もに、外筒内に導入されたガスによって被膜か速やかに
冷却されるので、被膜か高温のままで空気に触れて酸化
されてしまうことか防止され、したかって良質の被膜を
形成することかできる、という優れた効果を奏する。

そして、外筒の先端をノズルの先端より前方に突出させ
たので、ノズルの先端と母材との間に適正な距離を確保
することかでき、このため、母材の材質か劣化したり、
形成された被膜か剥ｉ！ｉｆｆ　してしまうようなこと
、あるいはノズルが閉塞されてしまうようなことを防止
でき、また、ノズルの外側に外筒を設けた簡略な構成で
あるから、減圧チャンバ内において溶射を行う場合のよ
うに設備費が増大したり、母材の大きさか制限を受ける
ことはなく、処理時間も従来の場合と同様で済む、とい
う利点かある。

さらに、外筒に導入するガスとして反応性ガスを用いれ
ば、電極を損傷させることなく反応性溶射を行うことか
できる、という利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の溶射ガンの概略構成を示す
断面図である。第２図は従来の溶射ガンの概略構成を示す断面図である
。・・・ポティ、２・・・・・陽極、３　・・陰極、プラ
ズマガスの供給孔、・・溶射材料の供給孔、７・・・ノズル、・・・ノズル
孔、８・　噴流、９外筒、ＩＯＣ・　・傾斜部、・拡径部、１１　・・ヘラター管、連通管、１３・　ガス導入装置。・母材、

Claims

【特許請求の範囲】

溶融もしくは半溶融させた溶射材料をノズルの先端から
噴出させて母材の表面に吹き付けるように構成された溶
射ガンにおいて、先端が開口されている外筒を前記ノズ
ルの外側に設けるとともに、その外筒の先端をノズルの
先端より前方に突出させ、かつ、ノズルから噴出させる
溶射材料を大気より遮断するガスを前記外筒内に導入す
るためのガス導入装置が備えられてなることを特徴とす
る溶射ガン。