JPH02221362A - 非溶融性材料を吹付けるための高速粉末熱吹付け法 - Google Patents

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 本発明は熱吹付け、殊に粉末をきわめて高い速度で燃滉
熱吹付けするための方法に関する。

従来技術 フレームスプレーとしでも知られる熱吹付けは加熱溶融
性の材料、例えば金属またはセラミックの溶融または少
なくとも加熱軟化および軟化した材料を粒状で皇亜丁べ
き表面へ推進させることを包含する。加熱された粒子は
表面に当た夛、ここで急冷され、かつこの表面へ頑合さ
れる。熱スプレーガンは粒子の加熱と推進の両方の目的
のために用いられる。熱スプレーガンの１つのタイプで
は加熱溶融性の材料ｒｃ粉末状でガンへ供給される。こ
のような粉末は普通例えば１００メツシユの米−標準篩
寸法（ｂ４９ミクロン）〜約２ミクロンの小粒子から成
っている。粉末を吹付けるための熱は普通燃焼フレ−ム
またはアーク発生プラズマフＶ−ムである。

粉末を連行して運ぶキャリヤガスは燃焼ガスの１つまた
は窒素のような不活性ガスでよく、めるいは単なる正補
空気でよい。

きわめて高い速度で吹付けることによシ熱吹付は材料の
特に高品質の被膜を形成することができる。プラズマ溶
射が高速を用いた場会多くの点で好結果を生むことが証
明されたが、−様ではない加熱および（または）憔かな
粒子連行の欠点を持つことがりり、これに粉末を扁速プ
ラズマ九同へ償方向に供給することによって起こさｎる
ものと思われる。米国ＷＦＦｆ　第２７１４５６３号、
同第２９６４４２０号明顧誉（いずｎもシアマン（Ｐｏ
ｏｒｍａｎ）他）には金属結合カーバイドのような被膜
を形成するために一連のデトネーションで粉末化物質を
噴射するためのデトネーションガンがｉ己載さｎている
。破膜の高い緻密さおよび強靭さは粉末粒子の高い衝撃
により達成され、かつ加熱ゾーン同での短い滞留時間は
高い吹付は温度における酸化を最小にする。

ロケット形の粉末スゾＶ−ガンは金属および金属結合カ
ーバイｖ１特にタングステンカーバイドの優れた被膜を
形成することができ、米国特許第６７４１７９２９２号
明細書ック（Ｐｅｃｋ）他〕、同第４４１６４２１号明
細誉〔ブラウニング（Ｂｒｏｗｎｉｎｇ）　〕に例示さ
ｎている。このタイプのガンは内部燃焼室を備え、調圧
燃ｇ８派出物がノズル部材を通って導かれる。粉末は横
方向からフレーム内またはノズル部材内へ供給され、燃
焼流出物により加熱され、かつ推進される。

高速吹付けについては短ノズル吹付は装置が仏国特許第
１０４１０５６５６号明細書び米国特許第２３１７１７
３号明細書〔プレークリ−（Ｂｌｅａｋｌｅｙ）　：ｌ
に記載されている。粉末は燃焼ガスの環状流内で軸方向
に溶融嵐円へ供給される。環状の空気流が燃濾ガスの外
個で同軸的に型壁に沿って噴射さｎる。吹付は流は加熱
さ扛た粉末と一緒に燃焼室の開方端部から出る。

熱吹付けは吹付は材料の溶融または少なくとも表面の加
熱軟化を含むので、非溶融性の粉末、例えば若干の炭化
物および窒化物はバインダーを材料中へ導入しなければ
吹付けた際に好結果の被膜を得ることができない。例え
ば粉末に金属を非溶融性材料のコアに被層するか〔米国
特許第３２５４９７０号明細書、デイトリヒ（Ｄｉｔｔ
ｒｉｃｈ）他〕筐たはこの迎〔米国特肝Ｗ６６５５４２
５号明細曾、ロンゴ（ＬＯｎｇＯ）およびパーチル（Ｐ
ａｔｅ’ｌ））によシ形成さｎる。しかしこのような製
造物は常用の熱スプレーガン、ビス・プラズマ（ｖｉａ
、　ｐ’ｌａｓｍａ）または低速燃焼で高品質の被膜お
よび最適な付着効率を得るにｅ工完全には十分でなかっ
た。

熱可塑性ポリマー粉末、例えばポリエチレンは容易に溶
け、かつ多くは容易に熱吹付けすることができる。しか
じ熱伏化注ポリマー粉末は一般に溶融しない、少なくと
も高い熱吹付は温度における初期分解および（または）
酸化はない。これら熱候化性ポリマー粉末〔米国特許ｍ
３７２３１６５号明細書参照、ロンゴ（Ｌｏｎｇｏ）お
よびデユアマン（Ｄｕｒｍａｎ）　）の若干には表面が
加熱軟化性になるように谷粒子のポリマー表面の表面上
の化学的または物理的な変性塗付なってもよい。１例が
米国特許第６７８４４０５号明細書〔エコノミ（Ｅｃｏ
ｎｏｍｙ）他〕に記載されたポリ（パラオキシベンゾイ
ル）エステル粉末でるる。更に上記の米国特許第３７２
ｔ１６５号明細書の例１に説明されているようにかかる
ポリエステルはアルミニウム合金粉末とのブレンドで利
用してもよい。このようなブレンドのプラズマ溶射はガ
スタービンエンジンシール等のための抗摩耗性の被膜を
形成するにはきわめて結果が艮かった。しかしポリマー
の基本的な非溶ａ比は依然として小さな付着効率をもた
らし、そのためにプラズマガンから高熱が得られてもポ
リマー成分の著しい部分は失なわれる。

このポリマーはきわめて高価なので、ポリマー−アルミ
ニウムブレンドの熱吹付けを改善する必要かつる。また
皮膜の抗摩耗性および耐食性改善の目下の要求もめる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、非溶融性の材料を熱吹付けするための
改善された方法を提供すること、非溶融性成分および加
熱軟化可能な成分を含有した粒子を高速熱吹付けするた
めの方法を提供すること、熱吹付けされ九被膜内に経済
的な費用で非溶融性の粒子を含有するための改善された
方法を提供すること、一定の非溶融性の炭化物および蟹
化物の改善された被膜を熱吹付けするための方法を提供
すること、かつ一定の熱硬化性プラスチックの改善され
た被膜を形成するための方法を提供することでおる。

問題点を解決するための手段 上記および他の課題は、燃焼生成物七超ｆ速で囲ｍ雰囲
気円へ推進するために開放端部を有する燃焼室を形成す
る管状の部材を備えた熱スプレーガンを用いて被膜を形
成するための方法によって解決される。この方法は燃焼
ガスと戚繞 票の可燃性混合物を型内へｄｉ／大気圧よシも少なくと
も２気圧高い室圧力で噴射し、型内へ熱安定性で非溶融
性の成分と加熱軟化性の成分とを含肩した粒子から成る
粉末を供給し、里内で可燃性混合物を燃焼させ、これに
より粉末を含有した超音速吹付は流を開放端部から推進
噴射させ、かつ吹付は流を基材へ向けてこの上に被膜を
形成するために導くこと工す成る。

本発明によれば粉末粒子は金属と非溶融性の鉱物の、特
に金属被着鉱物の形の複合粒体から成る。有利には鉱物
はグラファイト、ダイアモンド、非溶融性の炭化物、非
溶融性の窒化物から成る群から選択され、例えば炭化ケ
イ素、窒化ケイ素、窒化クロム、窒化硼素、炭化アルミ
ニウムおよび窒化アルミニウムである。

また粉末粒子はフＶ−ム変性により表面が加熱軟化性で
あることを特徴とする熱硬化性ポリマー粒体から成る。

Ｍ利にはポリマー粒体はポリ（パラオキシベンゾイル）
エステルｋ　ｔ　有Ｌ、かつ粉末は更にアルミニウム粉
末またはアルミニウムベース合金の粉末を含有する。

不発明による方法では熱スプレーガンｅエノズル面と管
状のガスキャップと＊＊するノズル部材を備え、ガスキ
ャップはノズル部材から延びていて、しかも開放端部お
よび反対側にノズル面によって制限された端部を有する
燃焼室を形成する円筒形の壁円面を石している。この方
法は燃焼ガスと酸素の可燃性混合物の環状流をノズルか
ら同軸的に燃焼里内へ大気圧よりも少なくとも２バール
高い室圧力で噴射し、圧縮された不燃性ガスの外側環状
泥を円１（形の壁に隣接して、半径方向でみて可燃性混
合物の環状流の外側に噴射し、キャリヤガス中の、熟女
定性で非溶融性のコアと加熱軟化性の表面を有する粒子
から成る粉末を軸方向にノズルから燃焼型内へ供給し、
圧縮ガスの内側環状流をノズル部材から燃焼室円へ同軸
的に可燃性の混合物と粉末−キャリヤガスとの間に噴射
することより成る。

実施例 本発明を実施するための優れた熱スプレー装置の例は米
国特粁出ｌ１４Ｉｉ埋番号第１９５０３０号明細簀（ｂ
９８８年５月１１日）に開示され、かつ詳述されている
。

第１図に装置が示され、かつ第２図にはその水平断面図
が示さ扛ている。熱スプ７−がン１０はガスキャップ１
４の形の管状部材を収付けたガスヘッド１２と、燃料、
酸素、空気をガスヘッドへ供給するための弁部分１６と
、ハンドル１１とを備えている。弁部分１６は燃料ガス
用のホース接続部１８と、取木用のホース接続部１９と
、空気用のホース接続部２ｕとを有している。６つの接
続部はそれぞれホースによって燃料源２１、酸素源２２
、空気源２４へ接続されている。円筒形の弁２６円のオ
リフィス２５が接続部からガン内への谷ガスの流ｎを制
御する。弁と所属の酵成部材は例えば米国特許第５５５
０８９２号明細誉に示されたタイプのものでめり、かつ
一対の弁レバー２１と、各ガス流区分のためのシール手
段とを備えている。

シール手段はノランジャ１８とげね２９と０−リング３
ｕと？Ｉ−備えている。

円筒形のサイフォンノラグ３１がガスヘッド１２内の対
応する孔円へ嵌合せしめられ、かっこの上の複数の０−
リング３２が気密シールを保持している。サイフオンプ
ラグは中央通路３４全有する管３３を備えている。サイ
フオンプラグは更に環状みぞ３５と、複数の連絡通路３
８（２つが示されている）會有するもう１つの環状みぞ
３６とを有している。第２図に示きｎたよりな、円筒形
の弁２６の開放位置では酸素はホース４０ｔ−介して接
続部１９および弁２６を通って通路４２Ｆｐ′３へ達し
、ここから環状みぞ３５円へ九人して通路３８を通る。

同様の構成が設けられていて燃料ガスを燃料源２１がら
ホース４６を介して接＠部１８、弁２６および通路４８
を通って環状みぞ３６内へ導き、酸素と混合し、かつ可
燃性の混合物として通路３８に整列した通路５ｕ會通っ
て環状みぞ５２円へ導く。環状みぞ５２はこの混合物ｔ
ノズル部材５４の恢方部分同の複数の通路５３Ｖ：Ｊへ
供給する。

詳ｍｌな第３図を見ると、ノズル部材５４は有利には管
形の内側部分５５および管形の外側部分５６から構成さ
れている（明？＃ＭＩＩＦおよび特許請求の範囲で使用
されるリビとは軸線に近ずくことを示し、”外”とは軸
線から離れることを示す。また”前部”　または”前方
へ”とはがンの開放端部へ近ずくことを示し、“後の”
″挟部”　または１後方へ”とはその反対側を示す）。

外側部分５６は可燃性の混合物の環状流を燃焼至円へ噴
射するための外側の環状オリフィス手段を形成する。オ
リフィス手段は有利には前部の環状開口５７を含んでお
シ、環状開口５Ｔは半径方向でみて内側の面を内側部分
の間隔を置いた複数のオリフィスであってよいが、有利
には環状オリフィス５９で６る。

整列した環状みぞ５２から流れた可燃性の混合物はこの
ようにしてオリアイス（または複数のオリフィス）５９
を通過して環状流を形成し、この環状流は環状の開口５
７Ｐ′３で点火される。

ノズルナツト６０がノズル部材５４とサイフオンプラグ
２８とをガスヘッド１２上に保持している。更に２つの
Ｏ−リング６１が気密シールのために普通ノズル５４と
サイフオンプラグ３１との間に設けられている。ノズル
部材５４はガスキギツプ１４内へ延び、ガスキャップは
リテイナリング６４によって所定の場所で保持され、か
つノズルから前方へ延びている。

ノズル部材５４はまたキャリヤガス中の粉末のために軸
方向の孔６２を有し、これは管の通路３３から前方へ延
びている。るるいは粉末はオリフィスの小直径リング（
図示せず）を介しへ粉末接続部６５まで延びている。キ
ャリヤホース６６シよびしたがって中央の孔６２は圧縮
ガス源６８からキャリヤガス、例えば圧縮空気内で連行
された粉末をキャリヤホース６６によって粉末フィーダ
６１から受答する。粉末フィーダ６７［通常の、または
所望のタイプのものであるが、粉末をガン１０円の燃焼
室８２円へ供給するのに十分に扁い圧力でキャリヤガス
を放出することができなげればならない。

第２図、第３図を見ると、空気または他の不燃性のガス
が供＃涼２４からホース６９’ｔブｒして接続部２０、
円筒形の弁２６、通路ＴＯを通ってリテイナリング６４
の内部の空間１１へ送られる。）・ズルナット６０の横
開口１２が空間７１とガスキャップ１４内の円筒形の燃
焼室８２とを連通してお夛、そのために空気は外側のシ
ースとして空間Ｔ１から横開口Ｔ２を通り、次いでノズ
ル部材５６の外面と燃塙菫８２を形成する円筒形の壁の
内面との間の環状のスロット８４を通り、スロット８４
出口の燃焼室内へ流れることができる。この流れは環状
の外側の流れとして引続き燃焼室８２を通って内側の流
れと混合し、かつＩスキギツプ１４Ｐ３の開放端部８８
から流出する。燃焼室８２の開放端部の反対側の後端は
ノズル部材５４０面８９によって制限されている。

有利には燃焼室８２は軸線との間でおる角度、きわめて
有利には約２°〜１０’の、例えば５°の角度を成して
ノズルから前方へ収束している。

スロット８４もまた軸庫との間である角度、きわめて有
利には約１２°〜１６°の、例えば１４．５゜の角度を
成して明方へ収束している。更にスロット８４は例えば
燃ｇ８里の長さ１υ２に比較して環状の空気流を発生さ
せるのに十分な長さ、少なくとも長さ１０２の１／２よ
シも大きな長さを持つべきでおる。史に燃焼室はスロッ
トよシも小さな角度で、きわめて有利には約８°〜１２
°小さな角度で、例えば１０’小さな角度で収束すべき
である。この構成は室に関して収束全気流を与え、亀壁
への粉末の沈着全最小にする。

空気の流量はスロット８４の上流で、例えば後方の狭い
オリフィス９２円で、または別１−の流れ制御装置を用
いて制御すべきである。例えばスロットの長さは８４、
スロットの幅は１５１の円において０．３８ｍでメジ、
かつガンへの空気圧（空気源２４）は燃焼Ｎ８２円の圧
力約４．２　ｋｇ／ｒｙｎ２（６０ｐｓｉ　）において
総空気流４２５　ｅｔａ　ｌ　／分Ｃ９０００ｆｈ標準
条件）を形成するためには約４．９　ｋｃ１１／ａｒｔ
”　（７０ｐｈｉ　）である。また前掲の米国％粁第３
５３０８９２号用の酸素と燃焼のための放出孔（空気孔
９０と同様のもの）は図示されていない）。

ノズル部材５４の内側部分５５は円（例えば直径２．５
７ｉｎ）状に複数の平行な内側のオリフィス９１（例え
ば８つの直径０．８９ｍのオリフィス）を有し、これら
のオリフィスはノズルの孔６２から出る中央の粉末供給
の周囲にガス、有利には空気の環状内゛側シース流を与
える。この空気の内側シースは粉末材料の壁８６への沈
着傾向を減少せしめるのに著しく寄与する。シース空気
に有利には通路７ｕから取出され、ダクト９３（第２図
）を介してサイフオンプラグ３１の後方部分の周囲の環
状みぞ９４へ入り、かつ少なくとも１つのオリフィス９
６を介してＶＳＳに隣接した環状空間９８同へ達する。

十分な空気を供給し、かつ粉末を外側へ燃焼室８２の壁
８６に向けて不都合にも渦運動させることのある渦流を
最小にするためには有利にはス空気流は外側シース流流
量の１〜１０％、有利には約２〜５％、例えば約６％で
あるべきで診る。おるいは内側シースはよシ良好な制御
のためには外側シース空気とは別（ｌｉｆｔ　Ｋ制御す
ることができる。

第２図、第３図に示されているように、ノズル部材の内
側部分５５を燃焼Ｍｄ　２Ｐ９へ外側部分５６の前方で
突出させることによって粉末沈着の機会が更に最小にさ
れることが判明した。燃ｄｉ％の長さ１υ２はノズル面
８９から開放端部８８までの、すなわちノズル上の最先
端ポイントから開放端部までの最短距離として規定され
る。内側部分上の最先端ポイントが外側部分５６から前
方へ燃焼室の長さ１０２の約１ｕ〜４０％、例えば３０
チの距離だけ突出した位置にあるべきである。

内側部分について優れた構成が第２図、第６図に示され
ている。環状の開口５７を形成する、ノズルの同側部分
５５の外面５８について述べると、この外面５８は環状
開口から前方へ、軸線に向って内側へ湾曲して延びてい
る。湾曲は一様であるべきである。例えば図示のように
湾曲は内側部分上のほぼ半球形の面８９を形成するよう
なものである。これによって燃焼フンームが内側へ引か
れて流れを燃焼里壁８６から離して維持するものと思わ
れる。

本発明を包含した熱スプレーガンの別の詳細な構成とし
ては、サイフオンプラグ３１は８つの、各１−５１１Ｉ
＋ｉ＊の酸素通路３８を有し、十分な販素流を杼し、か
つサイフオンプラグ３８はガス混合物のための１．５１
ｍｍ直径の通路５ｏを有している。このガスヘッドでは
中央孔６２は直径３．６ｊ１１１Ｉであシ、かつガスキ
ャップの開放端部８８はノズル（長さ１０２）の面から
０．９５ｃＩＩＬの所に位置する。したがって粉末を連
行もする燃焼室は比較的短く、かつ普通は開放端部８８
の直径の約１〜２倍であるべきである。

円筒形の燃焼室への各ガスの供給に十分に高い圧力、例
えば大気圧よシも少なくとも６０ｐｓｉ高い圧力で配慮
され、かつ通常例えばスパーク装置を用いて、燃焼され
るガスと空気の混合物が開放端部から粉末を運行する超
音速流として出るように点火される。燃焼の熱は基材上
へ被膜を付着するために粉末材料を少なくとも加熱軟化
しよう。ショックダイヤモンドが観測できる筈である。

環状流構成であるために伸長タイプのノズル出口は超音
速流を達成するためには必要ではない。

燃焼ガスはプロパンまたは水素等でめってよいが、ゾロ
ぎレンガスまたはメチルアセチレン−７’ｏパジエンガ
ス（”ＭＰＳ”）であると有利である。これら後者のガ
スは戻シ火なしで比較的高い速度の吹付は流および優れ
た被膜が得られるのを可能にする。例えばガンへのプロ
ピレン圧またはＭＰＥｉ圧を約７　ｋ＆　／　ｃｍ”　
（デージ圧）（大気圧を上回る）で、酸素を１０　ｋ＆
　／　ｃｍ２で、がり空気を５−６に９／ｃｒＩＬ２で
用いた場合少なくとも８つのショックダイヤモンドを粉
末流なしの吹付は流中で容易に見ることができる。吹付
は流１１０中に現われたこれらのショックダイヤモンｒ
１０８が第５図に示されている。被膜１１４を吹付けら
れる基材１１２の位置は、有利には第６図に示されたよ
うに５瞥目のダイヤモンドが完全に現われるるたり、例
えば約９ｃｍの吹付は距離の所である。

本発明の方法によれば一定の粉末が超首速燃焼スグレー
ガンを用いて熱吹付けされる。優れた装置は上述した通
りであるが、本方法は前出の米国特許第４４１６４２１
号明細曹に記載さ牡たような他の超廿速ガンを利用して
もよい。

一定の粉末とは各粉末粒体中に熟女定性の、非溶融性成
分を含有したものである。明細書および特許請求の範囲
の中で使用される”熱安定性”なる用語は、当該成分が
熱スプレーガンのフレームの温度および時間条件の下で
実質的に分解または酸化しないことを意味する。同様に
“非溶融性”なる用語は、当該成分がフレーム中で実質
的に溶けないことを意味する。試験としては非溶融性の
成分をこれの吹付けに使）べき熱スプレーガンを介して
供給し、集め、かつ分解、酸化または溶融に関して細微
鏡で、かつ（または）金属組織学的に検査してもよい。

例えば基材上の粒子の普通の平滑化は溶ｔ＊　ｋ示すで
あろう。したがって基材上の平滑化を許す固有の融点を
持たない、単に粘性的に軟化しただけの物質は本発明の
目的に適った非溶融性のものである。融点に関する刊行
ハンドブックは他の溶融性に関する情報源でるる。

本発明で使用される、熱安定性、非溶融性の材料の１群
は非溶融性の鉱物でおる。かかる材料の例はグラファイ
ト；ダイアモンド粉末；非溶融性の炭化物、例えば炭化
ケイ累および炭化アルミニウム；非溶融性の窒化物、例
えば窒化ケイ素、窒化クロム、窒化硼素および窒化アル
ミニウムである。鉱物は天然産である必要はない。炭化
ケイ素および窒化硼素が被膜へ導入さｎる鉱物として特
に有利である。非溶融性成分は熟女定性の熱硬化性ポリ
マー、例えばポリイミドでめってよく、これは表面上の
効果を除いて熱吹付はフレームによる影響は実質的に受
けない。

本発明による非溶融性の鉱物は溶融性の、または少なく
とも加熱軟化性の成分と複合される。

一般にこの成分は常用の熱吹付は金属、例えば鉄族元素
、モリブデン、アルミニウム、銅またはこれらの任意の
ものの合金であるか、または酸化物、例えばアルミナ、
チタニア、ジルコニア、またはクロミアまたは錯酸化物
でめりてもよい。

複合粉末は公知の、または所望の方法にょって製造され
る。例えば金属被着鉱物は前掲の米えはニッケルクラッ
ドダイアモンド）、マたは前掲の米国特肝第３６５５４
２５号明細誉に開示されたように金属コアに鉱物の微粉
末を被着させるか（例えば窒化硼素クラッドニッケル合
金〕、または米国％ｉ！ＦＦ第５６１７３５８号明細書
〔デイトリヒ（Ｄｉｔｔｒｉｃｈ）　）に開示されたよ
うに両成分の微粉末を凝集させるかまたは噴霧乾燥する
ことにより製造することができる。

本発明による方法で使用される熱安定性の、非金属材料
の第２の群は熱硬化性ポリマーから成る。明細書および
特許請求の範囲で広く使わｎている熱硬化性ポリマーは
普通熱、触媒または反応によって重合された炭化水素（
プラスチック）を包含し、この場合このポリマーな例え
ばフレームによる何らかの化学的な変性なしでは加熱に
よっては通常軟化しない。不完釜に重合された粉末の形
でるって１いものを含む一定のエポキシおよびボリイミ
ｒのような他の物質と同様に前掲の米国特許第３７２３
１６５号および同第５７８４４０５号明細誉のポリ（パ
ラオキシベンゾイル）エステルおよびそのコポリエステ
ルはこの群に含まれる。選択されたこれらポリマーの特
徴は表面部分のみがフレーム内で加熱軟化されることで
ある。この表面軟化は多分、熱いフレームに短時間暴露
されている間に表面層を熱硬化性がら少なくとも部分的
に熱可塑性プラスチックへ変える化学的変性を受けたこ
とによるものでめろう。このように本発明の目的のため
には、表面層は効果上加熱軟化性の部分であシ、かつコ
アは熱安定性、非溶融性の成分にとどまる（当初の粒子
が均質でめったにしても）。また非溶融性の熱硬化性ポ
リマーは被着されるかまたは溶融性のポリマー、例えば
ポリアミＰ１ポリエチレンまたは不完全に重合されたポ
リエステルまたはエポキシ、または前掲の米国特許第６
７８４４０５号に開示されたタイプのコポリエステルと
複合されていてもよい。本発明による特徴的な粉末は清
漂に噴霧してもよく、またよシー成約な熱吹付は材料、
例えば金属と配合してもよい。きわめて篤くべきことに
、上記粉末の超汁速燃焼熱吹付けの方法は比較的高い付
着効率で行なわれ、かつ緻密な、高品質の被膜を形成す
る。高い付着効率は特に意想外である、それというのも
超音速のフレーム内におげ°る粒子の短時間の滞在時間
は−特に非溶融性の成分ではよシ悪い付着効率をもたら
すことが予想されたからでめる。付着効率の改善はｍ＊
上の利益自体を与えるのみならず、具体化された被膜組
成物を得るためのブレンドの費用上Ｍ利な変性を可能に
する。

優れた例は下Ｎｃの例１に詳述されているように熱安定
性のポリエステルとアルミニウム合金のブレンドで必る
。通常のプラズマスプレーは間熱にもかかわらず合金に
対して相対的に著しい割合のポリエステルを失なう。通
常の、低速燃焼吹付けはポリエステルを炭化するか、ま
たはよ〕低い熱で貧弱な縦来付着を与える。超音速燃焼
フレームでの吹付けは高い付着効果を与え、これはもと
もと具体化された被膜中の割合を得るだめの当初のプレ
ンＰ円におけるポリエステルのより小さな割合を許し、
かつ優れた被膜を形成する。

例　　１ 米国特許第３７２３１６５号明細誉の例１−Ａに記載さ
れたように製造されたブレンドと同様のポリエステルプ
ラスチックとアルミニウム合金のブレンド、ただしプラ
スチック粉末はブレンドの３０夏量チ、合金は７ｏ夏ｔ
チでるる。

プラスチックはカーバウンダリｅカンパニー（Ｏａｒｂ
ｏｕｎｄａｒｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ）メトウリクス部門（
Ｍｅｔａｕｌｌｉｃｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）　（サンボ
ーン（Ｓａｎｂｏｒｎ）。

Ｎ、￥−）　ＶＣヨっテｘ　＝ｙ　）　−ル（ＴＭ）　
（ＢＫ□Ｎ０１（ＴＭ）　〕の商標名で売られている高
温芳香族ポリ（パラオキシベンゾイル）エステルで、４
４〜８８ミクロンのものである。合金は寸法１０〜４４
ミクロンの、アルミニウムとケイ素１２％でおる。

ブレンドは第１図〜第３図に関して記載された優れた装
置、特にカーバウンダリ・カンパニーのメトウリクス部
門（サンフォード、１１．Ｙ、　）のメトコＱタイゾＤ
　、Ｔ　（ＴＭ）　（Ｍｅｔｃｏ　Ｔｙｐｅ（ＴＭ） ＤＪ　　）を用いて吹付けられる。ガンはパーキン−エ
ルマーコーポレーション（Ｐｅｒｋｉｎ　−Ｅｌｍｅｒ
　Ｃｏｒｐｏｒａｔ、１ｏｎ）　［ウェストバリー（Ｗ
ｅａｔｂｕｒｙ）、Ｎ、Ｙ、　）市販のもので、＃３イ
ンサート、＃３インジェクタ、′Ａ”シェル、＃２サイ
フオンプラグ、＋２エアキヤツプを用いる。

酸素はＩ　Ｕ、５　ｋｇ／ａｎ”　（ｂ００ｐｓｉｇ　
）で２１２１／分（４５０５ｃｆｈ　）、プラズマガス
は７．０ｋｇ／ａｎ”　（ｂ００ｐｓｉｇ　）で４７１
／分（ｂ’　ＯＯ５ｃｆｔ）、空気は５．３ｋｇ／儂”
　（７５ｐｓｔｇ　）で２９０１／分（６１５５ａｆｈ
　）である。高圧粉末フィーダはパーキン−ニルマー社
によって売られているメトコ・タイゾＤＪＰ粉末フィー
ダ（Ｍｅｔｃｏ　ＴｙｐｅＤＪＰ　ｐｏｗｄｅｒ　ｆｅ
ｅｄｅｒ　）を用いて粉末プレンＰをｕｉキャリヤ中２
５　ｇｍ／分（３ｘｂ／時間）で８．８　Ｋ９／ａｎ２
（ｂ２５ｐａｉｇ　）で７１７分（ｂ５ｓａｆｈ）　　
供給する。吹付は距離は２０の、基材はグリッドプラス
ト仕上げされたニッケル合金である。

比較のために４０％−粉末を用いて米国特許第３７２３
１６５号明細嘗の例１−ＡＫ！！り吹付けた。４０％−
粉末はパーキン−ニルマー社からメト：ｙ　６０１　Ｎ
　Ｓ　（ｂａｅｔｃｏ　６０１　ＮＢ　）　　として売
られておシ、プラスチック粉末４０％を含む、すなわち
本実施例の３１ｍ１よりも−多いプラスチック粉末を含
む。例１−Ａでは４０％粉末を通常アルゴン／水素プラ
ズマガスを用いてプラズマ溶射した。超斤速燃焼ガンで
吹付けられた６０％−粉末ブレンドｅ工付着効率８５チ
全与えた。４０％−粉末のプラズマスプレーの普通の付
着効率に６５％である。よシ厘要なのは被膜がほぼ同じ
組成を持っていることでるり、これはｊ！Ｉｆ速燃焼ガ
ンを用いた６０％−粉末のプラスチック成分のより良好
な付着効率を反映するものでるる。抗４粍性および耐食
性についてもほぼ同一であった。高速被膜の気孔率に約
１％でり９、均一に分散していたが、プラズマ溶射され
た４０チー粉末については不均一で気孔率５チでろりた
。高速被膜の硬度はＲ１５ｙ７８〜８３でイシ、これに
対して６５〜７５でめ９、すなわちこのＪＩＩＪ会もよ
シ均一であった。

例　　２ ニラクルクラッド炭化ケイ嬌粉末ｔ−５〜４４電クロン
の炭化ケイ素粉末刀為ら製造した。こｎは公知方法でコ
ーティング触媒としてアント２キノンを用い、メツクル
と硫酸アンモニウムのアンモニア溶液の水素環元によっ
てニッケルで被着される。コーティング工程のａｖｓは
米国特ｒｆ棺５２５４９７（Ｊ号明細誓に挙げられてい
る。

る。

肺分けされた粉末を＃２インサート、＃２インジェクタ
、１ムヤ５シエル、＃２サイフォンブッダおよび井６エ
アキヤツプを備え比例１の装置を用いて吹付ける。酸素
は１ｕ、５時／　ｔ、ｘ”　（ｂ５０ｐｅｉｇ　）で２
８６１／分（６０６５ｏｆｈ　）、ゾロピレン７、Ｕ　
ｋｇ／ｃＩＩＬ”　（Ｉ　Ｕ　Ｏｐｓｉｇ　）で７９ｊ
／分（ｂ６８５ｃｆｈ　）、空気は５−５　Ｋｇ／　ｃ
ｍ２（７５ｐｓｉｇ　）で３７４Ｊ／分（７９３５ｃｆ
ｈ　）である。

粉末フィーダとキャリヤガスは例１と同じであシ、供給
量は４７ｇｍ／分（６１ｂ／４間）テする。吹付は距離
は１５ｃＩＩＬ（６インチ）、基材はグリッドプラスト
仕上げされた軟鋼である。

優れた、緻密な被膜は炭化ケイ素を高率で均一に分配さ
れた状態で含有することにより得られた。ニッケル／炭
化ケイ素粒子界面において金属組織学的にみて誠別し得
る脆化は生じなかった、これはよシー数的な、このよう
な材料の熱吹付は被膜では見られ、明らかにフレーム中
の滞在期間が短いことによる。

例　　６ パーキン−ニルマー社によりメトコ３　（）　１Ｎ８と
して売られている、米国特肝’１ｊＫ５６５５４２５号
明細誉に記載されたタイプの、ニッケルークロム−鉄合
金コアをアルミニウム（３，５％　）と窒化硼素（５，
５％）の微細粒子で被着した粉末を例２と開−のガンを
用い、同様のパラメータで吹付ける。抗摩耗性と耐食性
の優れた組合せを有する緻密で均一な被膜が得られる。

例　　４ パーキン−ニルマー社からメトコ３１　ＯＮｓとして売
られている複合アルミニウムーグラファイト粉末を、例
６の粉末を製造するために使用された方法により有機バ
インダ８％を用いて微アルミニウム１２％、ケイ素（ｂ
０〜４５ミク°ロン）、グラファイト粉末２３１％を凝
集させることによって製造する。この粉末ｒＣ例２と同
じガンおよび同様のパラメータを用いて医付げせ られる。抗、１１！耗性と耐食性の浸れた組合ノを有す
る緻密な、均一な被膜が得られる。

例　　５ ポリエステルの代わシにダルトコ・マニュファクチュア
リング・インコーホレーテッド（Ｄａｒｔｃｏ　Ｍａｎ
ｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ工ｎｅｏ、）　（オーガスタ（Ａ
ｕｇｕ＋５ｔａ）、ジョーシア〕カらキシタール（ＴＭ
）（Ｘｙｄａｒ（ＴＭ）　）として売ら肚ておシ、米国
特許第３７８４４０５号明細書忙開示されたように式１
，１．ＩＶの繰返し単位のコポリエステルを用いて例１
を繰返す。同様の結果が得らｎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用される熱スプレーガンの側面図、
第２図は第１図の２−２１２−２ｌ？ａつだ断面図、第
３図は第２図の断面図の前端部分の拡大図、第４図は第
１図の４−４線に沿った断面図、第５図は本発明による
超音速吹付は流を形成する第１図のがンの略示図、第６
図は所定位置に置かれた基材と一緒に示された第５図に
よるガンの図である。 １０・・・熱スプレーガン、１２・・・ガスヘッド、１
４・・・ガスキャップ、１６・・・弁部分、１７・・・
ハンドル、１８，１９．２０・・・ホース接続部、２１
・・・燃９Ｊ＠源、２２・・・酸累源、２４・・・窒気
源、２５・・・オリフィス、２６・・・弁、２７・・・
弁レバー２８・・・シランジャ、２９・・・ばね、３０
．３２゜６１・・・０−リング、３１・・・サイフオン
プラグ、３３・・・チューブ、３４・・・中央通路、ａ
５．３６゜５２．９４・・・環状みぞ、３８・・・連絡
通路、４０゜４６．６９・・・ホース、４２，４８，５
０．５３゜１０・・・通路、５４・・・ノズル部材、５
５・・・内側部分、５６・・・外側部分、５７・・・環
状開口、５８・・・外面１，５９・・・環状オリフィス
、６０・・・ノズルナツト、６２・・・孔、６３・・・
軸ｓ、ｔ’ｓ・・・リテイナリング、６５・・・接続部
、６６・・・キャリヤホース、６１・・・粉末フィーダ
、６Ｂ・・・圧縮ガス源、７１・・・空間、７２・・・
横開口、８２，１２０・・・燃焼室、８４・・・スロッ
ト、８６，１１６・・・壁、８８゜１１８・・・開放端
部、８９・・・面、９ｕ・・・空気穴、９１・・・内オ
リフィス、９２．９６・・・オリフィス、９３・・・ダ
クト、９８・・・環状空間、１０２・・・長さ、１０８
・・・ショックダイヤモンド、１１０・・・吹付は流、
１１２・・・基材、１１４・・・被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼室、および燃焼生成物を超音速で囲繞雰囲気内
   へ推進するための開放通路を備えた燃焼室手段を内部に
   備えた熱スプレーガンを用いて非溶融性材料を含有した
   被膜を形成するための方法において、開放通路を通して
   熱安定性で非溶融性の成分と加熱軟化性成分とを含有し
   た粉末粒子を供給し、室内へ噴射し、かつこの室内で、
   開放通路を通つて出る粉末を含有した超音速吹付け流を
   発生するのに十分な室圧力で燃焼ガスと酸素の可燃性混
   合物を燃焼させ、かつ吹付け流を基材へ向けてこの上に
   被膜を形成するために導くことを特徴とする非溶融性材
   料を含有する被膜を形成するための方法。 ２、燃焼生成物を超音速で囲繞雰囲気内へ推進するため
   に開放端部を持つ燃焼室を形成する管部材を備えた熱ス
   プレーガンを用いて被膜を形成するための方法において
   、燃焼ガスと酸素の可燃性混合物を囲繞大気圧よりも少
   なくとも２気圧高い室圧力で室内へ噴射し、熱安定性で
   非溶融性の成分と加熱軟化性成分とを含有した粒子から
   成る粉末を室内へ供給し、室内で可燃性混合物を燃焼さ
   せてこれにより粉末を含有した超音速吹付け流を開放端
   部から推進噴射させ、かつ基材上へ被膜を形成するため
   に吹付け流を基材へ向けて導くことを特徴とする、被膜
   を形成するための方法。 ３、可燃性混合物粉末−キャリヤガス供給のない吹付け
   流において少なくとも８つの可視のショックダイヤモン
   ドを形成するのに十分な燃焼室圧力で発射する、請求項
   ２記載の方法。 ４、燃焼ガスがプロピレンガスとメチルアセチレン−プ
   ロパジエンガスとを含む群から選択される、請求項３記
   載の方法。 ５、燃焼する混合物がフレームを発生し、かつ粉末粒子
   が、（ａ）金属と非溶融性鉱物とから成る複合粒体およ
   び（ｂ）フレームによつて表面が加熱軟化することを特
   徴とする熱硬化性のポリマー粒体から成る群から選択さ
   れる、請求項２記載の方法。 ６、粉末粒子が金属と非溶融性鉱物の複合粒体から成る
   、請求項２記載の方法。 ７、鉱物がグラファイト、ダイアモンド、非溶融性炭化
   物および非溶融性窒化物から成る群から選択される、請
   求項６記載の方法。 ８、鉱物がグラファイト、ダイアモンド、炭化ケイ素、
   窒化ケイ素、窒化クロム、窒化硼素、炭化アルミニウム
   および窒化アルミニウムから成る群から選択される、請
   求項６記載の方法。 ９、鉱物が主として窒化硼素から成り、かつ金属がニッ
   ケルまたはコバルトまたはこれらの合金から成つている
   、請求項６記載の方法。 １０、鉱物が主として炭化ケイ素から成り、かつ金属が
   ニッケルまたはコバルトまたはこれらの合金から成つて
   いる、請求項６記載の方法。 １１、燃焼する混合物がフレームを発生し、かつ粉末粒
   子がフレームによつて表面が加熱軟化することを特徴と
   する熱硬化性のポリマー粒体から成る群から選択される
   、請求項２記載の方法。 １２、ポリマー粒体がポリ（パラオキシベンゾイル）エ
   ステルから成る、請求項１１記載の方法。 １３、ポリマー粒体が主としてポリ（パラオキシベンゾ
   イル）エステルから成る、請求項１２記載の方法。 １４、ポリマー粒体が主としてポリ（パラオキシベンゾ
   イル）エステルのコポリエステルから成る、請求項１２
   記載の方法。 １５、粉末が更にアルミニウム粉末またはアルミニウム
   ベースの合金の粉末を含有している、請求項１１記載の
   方法。 １６、ノズル面を持つノズル部材と、ノズル部材から延
   びていて、しかも開放端部とその反対側にノズル面によ
   つて制限された端部とを有する燃焼室を形成する円筒形
   の壁内面を持つ管状のガスキャップとを備えた熱スプレ
   ーガンを用いて緻密で、強靭な被膜を形成するための方
   法において、燃焼ガスと酸素の可燃性混合物の環状流を
   ノズルから同軸的に燃焼室内へ大気圧よりも少なくとも
   ２バール高い室圧力で噴射し、圧縮された不燃性ガスの
   環状外側流を円筒形の壁に隣接して、半径方向でみて可
   燃性混合物の環状流の外側で噴射し、キャリヤガス中の
   熱安定性で、非溶融性のコアと加熱軟化性の表面とを持
   つ粒子から成る粉末をノズルから同軸的に燃焼室内へ供
   給し、圧縮されたガスの環状内側流をノズル部材から燃
   焼室内へ同軸的に可燃性混合物と粉末−キャリヤガスと
   の間で噴射し、可燃性混合物を燃焼させ、このようにし
   て粉末を含有する超音速吹付け流が開放端部から推進せ
   しめられ、かつ吹付け流を基材へ向けてこの上に被膜を
   形成するために導くことを特徴とする、緻密で、強靭な
   被膜を形成するための方法。