JPH03505895A - スプレイデポジション方法 - 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】 スプレデポジション 本発明はスプレデポジションの方法に関し、該方法ににより形成したスプレデポ ジット及び該方法を実施する装置に関する。

スプレデポジットされた形状プレフォーム（Ｐｒｅｆｏｒｍ）の生産において、 液体金属又は金属合金は適切なコレクタ上にスプレされる。プロセスは本質的に は、集積ガス原子化／スプレデポジット操作により、液体金属をデポジットに直 接変換するための、急速固化技術である。溶融金属の制御された流れがガス原子 化装置内に注入され、そこでは流れはガスの高速ジェットにあてられ、通常ガス はチッ素又はアルゴンである。出来上った金属粒子のスプレはコレクタ上に向【 チられ、そこでは熱い粒子は再合体して高密度デポジットを形成する。コレクタ は、スプレ内の動きのシーケンスを実施するためにプログラムされる制御機構に 固定されるので、所望のデポジット形状が生まれる。コレクタから除去された後 の前記デポジットは次いで更に処理され、通常はホットワーキングにより半完成 品又は完成品を形成する。

上記方法は当社のＲＰＣ公報第２００，３４９．１９８．６１３．２２５，０６ ０．２４４，４５４、及び２２５．７３２号に開示しである。

これから文献から、形成される高密度スプレデボジッ）　（Ｓｐｒａｙ　ｄｅｐ ｏｓｉｔ）にとって、デポジション条件は、原子化された落下物が、デポジショ ン操作を通じてスプレデポジットの表面に維持される半固体／半液体層上にデポ ジットされるように制御されることに注目すべきだ。

しかし、コレクタ上にデポジットされる金属の頭初にデポジットされた層により 、かつ前にデポジットされた金属ではない金属層によりこれを実現するのは非常 に難しく又はしばしば不可能である。従って、頭初にデポジットされた金属はコ レクタ表面に熱伝達により冷却れることができ、結果として、半固体／半液体表 面がすぐには形成されず、続いて内にデポジットされる到達する落下物のなめに である。これにより原子化落下物間で貧弱な結合を来し、かつ金属の頭初にデポ ジットされた層内に多孔性ができる同じデポジットをしばしば保持する個々にデ ポジットされた落下物間にも貧弱な結合が起る９コレクタがスプレ内を横切ると 、この結果は更に、スプレの中心域内におけるよりもデポジションレートが低い 原子化スプレの外端から形成される当初にデポジットされた金属により悪化され る。しかしながら、デポジション条件を注意深く制御して、デポジットの厚みが 増すと、原子化落下物がデポジットされる半固体／半液体表面は急速に生まれ、 かつ高密度で非粒子マイクロスドラクチャ−になるよう維持され、これは当社の 先行特許に開示しである。コレクタ／デポジットインターフェンスに形成する多 孔はほぼ常に大気からの酸素がデポジットの冷却中又は空気大気内にて続いて処 理する間に多孔内に貫入できる結果と連結される。例えば、薄壁のマイルドな鋼 管状コレクタがステンレススチールの原子化スプレー内を走行することにより作 られるステンレススチール管状プレフォーム（ｐｒｅｒｏｒｍ）の場合に、イン ターフェースにおける連結した多孔性はデポジット厚の１０−２０％であり得る 。従って、現在のプラクティスはマイルドな鋼コレクタと、使用され又は更に処 理される前に管から離れたステンレススチールの多孔性層両方を加工することで ある。この問題はコレクタを予熱することでかなり緩和されるが、比較的冷たい 原子化ガスが予熱コレクタの表面上を流れて、スプレ下の通過前にコレクタの表 面を冷却するし、従って利点を非常に減じるので非常に難しい。

更に、多孔性を最少にするために、完全に非常に高い予熱温度が必要であり、理 想的には少なくともデポジットされる金属の固体温度であるし、これによりコレ クタの難しい歪みができ、しばしば実用的でない、加工によるコレクタの除去（ 特に管状デポジットの場合に）及びスプレデポジットのベースの部分の加工は非 常に高価であり、従って望ましくない。耐火又はセラミック絶縁コレクタの使用 は頭初にデポジットした金属の冷却を減じる可能な方法であり、従ってインター フェース多孔性だが再び管状プレフォームの場合に、コレクタは、スプレデポジ ットが管状コレクタ上にて縮むので難しいし、その除去の後でさえも幾らかの多 孔性が残り、必ずしも減じられない。更に、スプレデポジション室内の耐火製品 の存在は望ましくないと考えられる。理由は耐火粒体がデポジット内に合体され ることが常に起り、そこで冶金学的特性から脱するからである。

本発明によれば、液体金属又は金属合金の流れを原子化落下物内に入るものを原 子化すること、スプレの平均軸線に横断方向の軸線を中心に回転支持された金属 又は金属合金のコレクタを備えること、その軸線を中心にコレクタを回転させる こと、コレクタに原子化落下物のスプレを向けること、そしてデポジットが続く 酸素貫入からインターフェースを隔離するに十分なデポジットとコレクタ間の結 合によりコレクタの所で、形成されるようにすること、そこでコレクタをそこで 一体部品として保持すること、及び更に一体デポジットとコレクタを処理して十 分に結合したインターフェース域内の多孔性を除去することの工程から成るスプ レデポジション方法を提供する。コレクタは不活性又は減圧大気中にて予熱され ることが望ましい。

コレクタとデポジット間のインターフェースの結合は機械的又は冶金学的結合で ある。又は二つの組合せであるが、酸素がインターフェースに沿って侵入できず 、かつ金属の頭初にデポジットされた層内に在るいかなる連結多孔内に入らぬよ うにしてである。前記方法により、インターフェースにおけるいかなる多孔性も コレクタとデポジット間の結合と一体部品としての保持により大気から隔離され 、それにより大気中に不浸透となる。コレクタはスプレされるのと同じ金属又は 金属合金であるか又は異なるもので良い。

更に処理する工程は熱い等静学的なプレス又はホットワーキング手段（例えば、 押出鍛造又はローリング）の何れかにより処理することであり、インターフェー スにおける多孔性は続く処理中に大気から隔離され、実質的に続く処理により除 去されるようなものから成る。更に、スプレデポジション中に既に発生していな ければ、更に処理してコレクタ／デポジットに完全な冶金学的結合が生まれる。

更に処理した後に原コレクタは続いて製品から除去される。例えば全ての多孔性 が除去されたので原デポジットの大部分を機械加工除去せずに加工する０代案的 に、コレクタの部分は、コンパウンド製品としての二つの材（即ち原デポジット とコレクタの部分）から成る製品を残して加工切断されることができる。更に別 の代案としては完全なコレクタのために、又コンパウンド製品として、仕上又は 未完の製品の部分を残し方法がある。

原コレクタは単純な管、中空円錐形、固体円形、又は方形棒等を含む種々の形状 にできる。コレクタはスプレデポジットの構成から同じ又は異なる構成でも良い 。

本発明によれば、コレクタを予熱することが望ましい。

コレクタ表面における高予熱は発生するのが困難であることが指摘される。理由 はガスがスプレ下に入る前にコレクタの表面上を流れるので原子化ガスの冷却効 果の故であり、にも拘らず幾らかの予熱が望ましい。予熱は僅かに減少されるが 多孔性を除去しない。これはデポジット金属とコレクタ間に存在する収縮力を減 じるので利点があるからであり、ある場合にはデポジット金属は前記ストレスの 結果として縮方向又は横方向何れかに亀裂が入ることができる。

予熱はこの問題を克服し、予熱は又酸素の侵入用の道を残すことができるコレク タ上に頭初にデポジットされた落下物の揚上を防ぐことを助けるという利点があ る。

更に、予熱はデポジット金属とコレクタ間のより密な接触を起こして、又酸素侵 入を続く処理中により困難にする。予熱操作は不活性又は減圧大気内にて実施す るのが本質的であり、しばしばスプレ室又は連結室内にも、不活性大気下で実施 されるデポジション操作前に、実施される。

予熱はロッド温度をコレクタの固体温度間の温度範囲内で実施され、望ましくは 固体温度に向かう所で行われるので、冶金学的結合は形成されるか又は部分的に 形成される。本発明のほとんどの実施例において、コレクタ表面は予熱前とスプ レデポジション操作の前又は予熱工程と同時に、予め条件づけちれるのが本質で ある。いかなる酸素のうち又は酸素フィルムは適切な表面清掃技術により、コレ クタの表面から除去されねばならない。

酸素フィルムの存在は、スプレデポジション又は次の処理中の何れかにコレクタ に対するデポジットの機械的又は冶金学的結合を妨げる。多くの場合に、コレク タは、酸素フィルムを除去し、原子化金属の頭初にデポジットした落下物が上に 巻きつく、従ってインターフェースにて非常に密な接触を維持するので、機械的 なキーを与えるグリッドブラスティング（ｇｒｉｔ　ｂｌａｓｔｉｎｇ）により 用意される。

概して、コレクタはデポジットされる金属よりも、特に厚いデポジットの場合に 、高い融点を有する。し２かしながら、ある場合には、より低い融点のコレクタ 上にデポジットをスプレすることができ、デポジットからコレクタへの熱伝導は 冶金学的結合の発生を助けるが、コレクタを融解するには不十分である９ 高周波誘導加熱、抵抗加熱、ガス加熱等の予熱技術が使用できる。しかしながら 、プラズマトーチがデポジション域に極く近くに配置でき、又はインターフェー スの強い結合の形成に助けとなるデポジットされた金属の方の層に向けることさ えできるので、プラズマ予熱が特に利点がある９更にプラズマからのイオン化ガ スはコレクタの表面を急速に予熱できるので使用でき、かつ又コレクタ表面上へ の高速ガスのインパクトの結果として残留酸素フィルムを除去するのに利点があ る。

従って、望ましくは予熱と条件づけ工程は同時に、コレクタに、コレクタの表面 著しくは頭初にデポジットした金属の表面を急速加熱するイオン化ガスのプラズ マアークをあてて、スプレの道内に導入されるコレクタ表面を予熱される。

更に、プラズマは、溶融金属又は金属合金の流れ又はスプレ内に熱い微細粒体材 を導入するために、キャリアでありヒータである。

本発明は又スプレが一体部品形成するのに使用されるコレクタ内で金属又は金属 合金又は完成品をも含む。

本発明は全ての実質的にアクシ（ａｘｉ）一対称的スプレデポジット、例えばイ ンゴット、バー、管、鍛造ブランクの押出物、完成品、コンポジット製品、皮層 製品などに適用できる９例えば、アルミ／シリコン合金は純粋アルミ、又はアル ミ合金、又はアルミ／シリコン合金で同一構成比のもので、薄壁管状コレクタで あり、自動車用シリンダライナで押出操作前に（ある場合には同一構成比の場合 には後でさえも）コレクタを除去する必要なしに押出形成されるものに、スプレ される。必要ならセラミック粒体は高温特性又は強度及び仕上がりデポジットの 摩耗抵抗を改善するために流れ又はスプレ内に導入されうる。

コレクタ自身は特に所要の特性を有する。例えば腐蝕抵抗又は研磨抵抗及び特別 な皮層例えばスプレされた安い材の内部上に与える同様な方法を提供する。本発 明は一層又は複数層のスプレ内に粒体の導入を含む同−又は異なる構成比何れか の−又は複数のスプレと関連しても使用できる。

本発明は又不活性又は減圧大気を与えるためのスプレ室、スプレ室内へ溶融金属 又は金属合金の制御された流れを与えるためのスプレ室手段内の金属又は金属合 金コレクタ、及び流れからスプレ原子化落下物を形成し、かつそれらをコレクタ に与えて上にデポジットを形成するガス原子化手段、スプレに関してコレクタを 動かすための手段、コレクタ表面を同時に条件づけて、上の酸素フィルムを除去 すると共に原子化落下物の道内にそれが動く時にコレクタを予熱し、冶金学的な 結合がデポジット金属又は金属合金とコレクタ間に形成され又は部分的に形成さ れる、プラズマ加熱手段、結合したインターフェースにて多孔性を減じるために 一体製品としてコレクタとデポジットを更に処理する手段とから成るコンパウン ド製品をスプレデポジットする装置を含む。

当社の先行ＲＰＣ特許公報第２２５，７３２号は円形回転コレクタの表面を横切 って金属の原子化スプレを振動させてスプレデポジットしたバー又はビレットを 生産し、スプレデポジットが長を増すに連れて同速で回転軸線に沿ってコレクタ を後退させて生産する方法を詳述する。前記方法は直径３００ｉ■迄のビレット については受容できる結果を生産できるのが判ったが、より大きな直径は、中心 域にできる過剰熱の結果として生産が困難であり、時にはホットテアリング（ｈ ｏｔ　ｔｅａｒｉｎｇ）などの冶金学的欠点を生み出す、ビレット生産の代案方 法は本発明の手段により使用できる。しかしながら、この場合に、コレクタは円 形バーであり、概して小直径であり、スプレされる金属又は合金の同一構成比の ものである。この場合に、コレクタはスプレデポジットされると共にスプレ下を 通過した金属の固相よりも低い温度に予熱され回転されるように条件づけられる 。続ホットワーキングは又はヒラピリング（ｂｉｔ）ｌ）ｉｎＵ）はインターフ ェース多孔性を除き、かつ−合金のバーを生産する。大直径バー（例えば３００ 〜６００ｍｎ直径）については、幾つかの原子化スプレも続いて使用できる。こ の技術の利点は、コレクタがスプレデポジットしたビレットの中ノｃ弓こてヒー トシンク（ｈｅａｔ　５ｉｎｋ）として働くことであり、こうして前述の冶金学 的欠点を防止する。

従って本発明の別の様相によれば、スプレ室内で液体金属又は金属合金を原子化 して、原子化落下物を形成すること、スプレされる金属又は金属合金と同一の構 成比の金属又は金属合金コレクタを提供すること、スプレの平均軸線に対して横 切る軸線を中心にコレクタを回転させること、コレクタに原子化落下物のスプレ を向けて金属又は金属合金が上にデポジットされること及び全体を通して実質的 に斉合された構成比の一体物となるように、コレクタとデポジット間のいかなる インターフェース多孔性を閉じるなめに、コレクタとデポジットを併合させるこ とから成るスプレデポジション方法を提供することである。

本発明の他の様相は続くスプレ皮層に加えて、コレクタをスプレデポジットする ことである。この場合の一つの可能性は、共通のタンディツシュから溶融合金を 全て送給されるのが望ましい同じ合金の二又はそれ以上のスプレを使用すること である。しかしながら、一つのスプレしかし全てのスプレではなく２注入された 粒体は導入されて、スプレからデポジットされた層の一枚又は複数枚は、金属マ トリックスコンポジットから成る。この−例は頭初にデポジットされた層（スプ レ内を回転し、横切る薄壁マイルド鋼コレクタ上にデポジットされる）低合金鋼 で、その中にアルミナ粒体が注入される。頭初にデポジットされた、合金ｍ／ア ルミナのコンポジット層は、上にデポジットされただけの低合金鋼の第二層のた めのコレクタとして働く。前記製品は管内上の高摩耗抵抗を有する特性のバラン スを与えるが、外部上に高い強度を与える。コンパウンドバーはこうしてコレク タとしての起動バーを使用して製造でき、次いで少なくとも一個のスプレが異な る材の粒体（例えばセラミック）を注入されて、合金の二個又はそれ以上のスプ レから二枚又はそれ以上の層をデポジットする。

本発明は添付図面と参照して実施例により詳述される。

第１　（ａ＞　−１（ｃ）図は本発明により管状デポジットの形成をダリアダラ ム的に示す。

第２　（ａ）　　２　（ｃ）図は本発明により固体バーデポジットの形成をダイ アグラム表示する。

第３　（ａ）　−３（ｂ）図はその厚みを通して斉合的な構成比の固体バーデポ ジットをダイアグラム表示する。

第４図は本発明の製品を形成するために本発明によるプラントをダイアグラム表 示する。

第１（ａ）図において、金属又は金属合金（１）は、予熱されかつおそらくグリ ッドプラストされたのが望ましい管状金属コレクタ上にスプレデポジットされて 示しである。コレクタ（２）は、それが冷却するに連れてデポジットの収縮スト レスとそれが加熱されるに連れて管状コレクタの膨張力により、コレクタをきつ く係合するデポジットを形成するために回転された。しかしながら、デポジット 金属（１）とコレクタ（２）間の温度差異により、多孔性（３）の層はインター フェースに存在する。

多孔性はコレクタにより密封され、デポジットとコレクタ間の結合及び収縮と膨 張の相互作用ストレス間の結合により密封されるが、多孔性は未だ除去される必 要がある。コレクタ（２）とデポジット（１）は従ってスプレ室から除去され、 過去にしたようにコレクタと多孔性（３）が機械除去される代わりに、コレクタ （２）とデポジット（１）は一体製品として保持され、更にホットワーキング（ 押出又はローリングにより、但し形状変化は第１（ｂ）図に示す如く含まれ、又 はポット等静学的プレッシング、但し形状変化がない場合が含まれる（第１（Ｃ ）図）何れかにより多孔性を除去するために処理される。一度多孔性が除去され ると、−酸化なしに、即ち多孔性は更に処理する間に大気から密封されたままに なっている。−コレクタは機械切断され（デポジットの前の消耗なしに）又はコ レクタは最終製品の部分として保持されうる。例えば第１　（ｂ）、１　（ｃ） 図に点線（４）により示される如くのリングとして、第２（ａ）図において、ス プレデポジット（５）はスプレ（７）により固体回転コレクタ（６）上に形成さ れる。デポジットの厚みを増すために、コレクタ（６）は同時に横方向に別のス プレ（８）を横切り、スプレ（８）は更に、コンポジット体（９）が第２（ｂ） 図に示される如く生産される迄更に金属デポジット材を与える。しかしながら、 第一の設計における如く、多孔性（１０）はインターフェースに存在し得て、こ れは上述の理由の故にデポジット内に密封されるが、多孔性（１０）は除去され ねばならない。コンポジット体（９）は、従って、インターフェースにて冶金学 的結合が完成し、第２（Ｃ）図に示す如く何らの多孔性も残らなくなる迄、加工 される。コレクタ（６）はスプレされる金属と同−又は異なる構成比で良い。第 ３　（ａ）　−３（ｂ）図において、コレクタ（１１）はスプレされる金属又は 金属合金と同一であり、事実、コレクタ（１１）自身はスプレ（１３）からスプ レデポジションして形成される。こうして第３（ａ＞図において、コレクタデポ ジット（１１）は当社の先行ＲＰＣ公報第２２５，７３２号に開示した方法で形 成され、次いで回転コレクタは、デポジットの寸法を増すために同じタンディツ シュ（図示せず）により恐らく供給された同じ金属又は金属合金の第ニスブレ（ １４）下を通過させられる。

代案として、第三（ｂ）図に示す如く、−個のスプレ（１５）は第一の方向に動 かしてコレクタ（１６）を作るために使用され、次いで反対方向に（矢印１８） 動かしてデポジット（１７）の厚みを増大する。

第４図は管状デポジットを作るための望ましいプラン）（２０）を示す、プラン ト（２０）は入口ノズル（２２〉を有する収納された原子化室を含み、ノズルを 介してタンディツシュ（２５）から溶融金属又は金属合金（２３）を充満させ、 かつ原子化ガスを消費しがつオーバスプレ粉体をリサイクルさせるための排出出 口（２６）を含む。室（２１）内に配したのは可動トローツ（２９）上の絶縁チ ャック（２８）間に支持される管状コレクタ（２７）である。可動トローツ（２ ９）は矢印の方向に軸方向にコレクタ（２７）を動かすために操作され、コレク タはその軸線を中心に回転するように設計しである。

デポジション表面の上流直ぐに配したのはプラズマ加熱手段（３０）であり、そ れはデポジション前にコレクタ（２７）の表面を予熱し清掃する。コレクタはス プレされる金属の融点の２０％だけ高い温度に適切に加熱される。

使用するに際しては、溶融金属は、当社の係属中の公報出願第２２５，０８０号 に開示した如くの原子化装置により適切に、入口（２２）にて原子化される。原 子化落下物は次いで、プラズマ加熱器（３０）により予熱されたコレクタの表面 上にデポジットされる。最適デポジション条件による予熱は、デポジットがコレ クタときつい冶金学的結合を形成することを保証する。デポジション条件は熱収 縮が充分で比較的冷たい原子化ガスにより飛散して冷却された原子化落下物が半 液体／半固体金属の表面フィルム内にデポジットされるように熱抽出が十分であ るように制御される９デポジション操作が完了すると、コレクタ（２７）は要求 される次の作業のためにチャック（２８）から除去される。必要ならば、プラズ マ加熱手段はコレクタ自身、例えば１００ミクロン厚の材からコレクタの表面上 に薄い液体層を発生させるように設計し得る。加熱の局部的性質により、この温 度へのコレクタの表面の溶融はコレクタの構造に何ら悪影響を及ぼさない。

スプレ室内にプラズマヘッドを収納して誘導加熱に幾つかの利点がある。即ち、 （ｉ）大量のエネルギーの急速解散の故に、コレクタの表面のみが迅速に加熱さ れる。

（ｉｉ）加熱時に作業片を清潔に保つのに非常に容易である。先ずスプレ室内で 加熱される。第二に、プラズマは作業片の表面を清掃する効果を有する故である 。

（ｉｉｉ）プラズマヘッドは容易に方向づけでき、従って上述の如く可動自在に 装着できる。従って、コレクタを予熱するのに加えて、更にプラズマヘッドは、 以前に冷却しがちであり、従って冷却係数を減じるデポジット域内で、更に加熱 できるのに使用できる。スプレコーン端でその通りであり、ある時間だけデポジ ット表面がスプレ外にあるという場合にその通りである。

（ｉｖ）スプレにできる限り近くに加熱域を設けることができる。他の加熱方法 において、熱い板の表面は、原子化ガスへの伝達損失により結合温度以下に冷却 できる９プラズマアークはスプレ域にダブラせることもでき、従ってスプレ域内 にて表面を熱く保てる。

（Ｖ）プラズマの使用は加熱される製品の各形状と寸法を例えば管用の円形コイ ル用の特別の誘導コイルを必要としない９更に、表面加熱のみに、複雑で高価な 誘導発電機を要する加熱の各深さ用の特別な周波数を選ぶことは必要である。

（ｖ　ｉ　）誘導コイルを使用すると、オーバスプレはコイル箱に付着する。理 由は誘導コイルをスプレ域近くに保持する必要があるからであり、これによりコ レクタに付される被覆内に局部的分裂を来す。プラズマ加熱トーチの使用はスプ レ域を清潔に保つ。理由はプラズマトーチは原子化域よりずっと上に、かつスプ レィ粉体から離れた所に配置しであるからである。更に、上述の如く示したが、 デポジションの下及び同列にも配置できる。

（ｖｉｉ）本発明によりプラズマアークを使用すると、大きな表面域をカバーす るなめに機械的方法により容易に動かし得る。代案として、プラズマアークはパ ルストマグネティックフィールド（ｐｕｌｓｅｄ　ｏ＋ａ（ｌＩｎｅ［ｉｃ　ｆ ｉｅｌｄ　）を使用して高周波にて走査できる。これは従来の技術では実現でき ない。

（ｖｉｉｉ）係属中の公報出願第１９８，６１３号に例として開示した注入粒体 はプラズマトーチを介して添加できる。プラズマ中への粒体の添加は、デポジッ トに入る前に粒体を予熱できる。ある場合には、注入された粒体を共デポジット マトリックス間の改善されたウエツティング（ｗｅｔｔｉｎｇ）を促進し、特に 薄い層用のコンポジット複数の量を改善できる。

二つの異なる材のコンパウンドビレットの典型的例は下記の通り。

コンパウンドビレット　例■ コレクタ材　　　　Ａ１−４％Ｃｕバーデポジット材　　　Ａｌ−２０％Ｓｉ 金属注入温度　　　８１ｂ°Ｃ スプレ高さ　　　　５８０ｍｍ 金属流直径　　　　４．５ｍｍ コレクタ予熱温度　４００°Ｃ（スプレ室内に配した誘導コイル使用） 金属流量　　　　　６Ｋｇ／分 原子化ガス　　　　チッ素 コレクタ回転　　　２０Ｏｒ、ｐ、ｍ。

ガス：金属比　　　３．８ＣｕＭ／Ｋｇコレクタ寸法　　　３００ｍｍ長、１８ ０ｍｍ直径準備　　　　　　　室内のワイカブラシデポジット厚み　　２８＝３ ０ｍｍ デポジット長さ　　２７０ｍｍ 横行走度　　　　　スプレ下の単一通過で０．８８ｍｍ／秒 スプレデポジション操作中に、部分的冶金学的結合が、コレクタ／デポジットイ ンターフェースに形成された、又小量の多孔性も存在するのが判った。

しかしながら、全ての多孔性に続いて除去された。又不完全な冶金学的結合が１ ００ｍｍ直径バーに３７０°Ｃで続いてホット押出により二つの合金間に形成さ れた。

同じ材質のコンパウンドビレットの例は下記の通り。

コンパウンドビレット　例■ コレクタ材　　　　Ａ　１−２０％Ｓｉデポジット材　　　Ａｌ−２０％Ｓｉ 液体金属温度　　　８１０°Ｃ スプレ高さ　　　　６２０ｍｍ 金属流直径　　　　４．５ｍｍ 金属流量　　　　　６Ｋｇ／分 コレクタ予熱温度（スプレ室内の誘導コイルにより）４１０°Ｃ 原子化ガス　　　　チッ素 ガス二金属比　　　３．７ コレクタ回転　　　２２Ｏｒｐｍ コレクタ寸法　　　８０ｍｍ直径Ｘ３００ｍｍ長さ準備　　　　　　　室内ワイ カブラシ デポジット厚み　　３８ｍｍ デポジット長さ　　２８０ｍｍ コレクタの往復周波数　　ＩＨｚ スプレーデポジション操作の間、部分的冶金学的結合のみがコレクタ／デポジッ トインターフェースに形成され、少量の多孔性が存在するのが判った。

しかしながら、全ての多孔性は続いて除去され、５０ｍｍ直径のバーを生産する ために３７０°Ｃにてホット押出により完全な冶金学的結合が形成された。

原インターフェースの全°Ｃの証拠の同一合金のコレクタとデポジットは押出中 に消失した。

本発明の別の例は下記の通り。

コンパウンドビレット例■（二つの異なる材）コレクタ材　　　　０．２％Ｃ＠ バー デポジット材　　　高速鋼第Ｍ２級 金属注入温度　　　１５３０°Ｃ スプレ高さ　　　　５２０ｍｍ 金属流直径　　　　６．５ｍｍ コレクタ予熱温度　４５０°Ｃ（スプレ内に配したプラズマトーチ使用） 金属流量　　　　　３３Ｋｇ／分 原子化ガス　　　　チッ素 ガス：金属比　　　０．６８ＣｕＭ／Ｋｇコレクタ回転　　　１８０ｒｐｍ コレクタ寸法　　　３０００ｍｍ長　７５ｍｍ直径準備　　　　　　　グリッド ブラスト デポジット厚み　　４８ｍｍ デポジット長さ　　６５０ｍｍ 横行速度　　　　　スプレ下車−通過において、２．９ｍｍ／秒 スプレデポジション操作中に、部分的冶金学的結合のみが、コレクタ／デポジッ トインターフェースに形成され、少量の多孔性の存在が判った。

しかしながら、全ての多孔性は次いで除去され、完全な冶金学的結合が続いてホ ット鍛造により二つの合金間に形成され、７６ｍｍ直径のバーが１１３°Ｃにて ＧＦＭ機械内にできた。

コンパウンドビレット例■（同じ合金）コレクタ材　　　　高速＃Ｔ１５級 デポジット材　　　高速鋼Ｔ１５級 金属注入温度　　　１５１５℃ スプレ高さ　　　　５２０ｍｍ 金属流直径　　　　６．５ｍｍ 金属流量　　　　　３６．５Ｋｇ／分 コレクタ予熱温度　５６０°Ｃ（スプレ室内の誘導コイルによる） 原子化ガス　　　　チッ素 ガス：金属比　　　０．５７ＣｕＭ／Ｋｇコレクタ回転　　　１８０ｒ、ｐ、ｍ 。

コレクタ寸法　　　７０ｍｍ直径Ｘ７５０ｍｍ長準備　　　　　　　グリッドブ ラスト デポジット厚み　　４２ｍｍ デポジット長さ　　６００ｍｍ 横行速度　　　　　スプレ下車−走行にて３．２ｍｍ／秒 スプレーデポジション操作中に、部分的冶金学的結合がコレクタ／デポジットイ ンターフェースに形成され、少量の多孔性が存在するのが判った。

しかしながら、全ての多孔性は続いて除去され、完全な冶金学的結合はホット鍛 造により１１４０℃で形成され、７８ｍｍ直径のバーをＧＦＭ機械内にて生産し た。

コレクタとデポジットは実質的に同一金属であるので、原インターフェースの全 ての証拠はホットワーキング中に消失した。

自発手続補正書 平成３年１月１１日 ＰＣＴ／ＧＢ　　８９１００６２６ ２、発明の名称 スプレィデポジション ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 住所　イギリス国ウェスト、グランモーガン。

ニスニー、１１．１．エヌジェー、ニース、ミランズ、レッド、ジャケット、ワ ークス（番地なし） 名称　オスピレイ、メタルス、リミテッド４、代理人 東京都中央区銀座：３−３−１２　　銀座ビル（３５６１−０２７４，５３８６ ） 明細書全文 国際調査報告 国際調査報告 ＧＢ　８９００６２６

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．下記工程から成ることを特徴とするスプレデポジションの方法； （ア）スプレ室内の液体金属又は金属合金の流れを原子化して原子化落下物のス プレ内に入れること、（イ）スプレの平均軸線に横方向の軸線を中心に回転する ために支持された金属又は金属合金コレクタを提供すること、 （ウ）その軸線を中心にコレクタを回転させること、（エ）酸素侵入からインタ ーフェースを隔離するために十分なデポジットとコレクタ間の結合によりデポジ ットがコレクタの所で形成されるように、コレクタに原子化落下物のスプレを向 けること、 （オ）一体部品としてコレクタを保持し、更に結合されたインターフェースの域 内にて実質的に多孔性を除去去するために、一体デポジットとコレクタを処理す ること。
2. ２．不活性又は減圧大気内にてコレクタを予熱し、コレクタを予熱する工程は、 誘導加熱、抵抗加熱、ガス加熱又はプラズマ加熱の何れか一つを選んだことを特 徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ３．請求項２に記載の方法において、予熱は室温とコレクタの固相温度間の温度 範囲内に行われる方法。
4. ４．酸化材などの不純物をそこから除去し、デポジットとコレクタ用の機械的結 合用のキーを与えるために、グリットプラスティングによりコレクタ表面を条件 づける工程から成る請求項１に記載の方法。
5. ５．コレクタ表面を条件づけし、プラズマ加熱によりコレクタを予熱して、デポ ジットとコレクタ間のインタフェースに冶金学的結合を与えることを特徴とする 請求項１に記載の方法。
6. ６．スプレに関してコレクタを動かし、それが上記表面上にデポジションするた めの原子化落下物の域内に動き入るに連れて、コレクタの表面にプラズマアーク を印加することから成ることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. ７．請求項６に記載の方法において、プラズマアークは又最初にデポジットされ た金属又は金属合金にも印加されて、コレクタとデポジット間のインターフェー スに強い、冶金学的結合を形成する方法。
8. ８．そこで共にデポジット用の前記プラズマ手段により原子化落下物のスプレ内 に粒体材を導入することから成ることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ９．請求項１乃至８のいずれか１項による方法において、上記処理はホット等静 学的にプレス又はホットワーキングから選ばれた処理工程であって、実質的に多 孔性を除去し、完全な冶金学的結合を形成する方法。
10. １０．デポジット又はコンパウンド製品を夫々残すために、コレクタの全部又は 一部を除去するオプション工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. １１．請求項１乃至１０のいずれか１項による方法において、コレクタはスプレ される村と実質的に同一材である方法。
12. １２．原子化落下物のスプレを形成するためにスプレ室内の液体金属又は金属合 金を原子化すること、スプレされる金属又は金属合金と同一の構成比の金属又は 金属合金を提供すること、スプレの平均軸線を横切る軸線を中心にコレクタを回 転させること、コレクタに原子化落下物のスプレを向けさせて、金属又は金属合 金がその上にデポジットされること、及びコレクタとデポジットが全体を通して 実質的に斉合する構成比の一体となるように、コレクタとデポジット間のインタ ーフェース多孔性を密封するために、コレクタとデポジットを併合することから 成ることを特徴とするスプレデポジションの方法。
13. １３．請求項１２に記載の方法において、コレクタは続いてデポジットされる金 属又は金属合金と同じ構成比の金属又は金属合金のスプレデポジションにより形 成される方法。
14. １４．請求項１２に記載の方法において、コレクタは第一の方向にスプレに関し てコレクタを動かしてスプレデポジションにより形成され、続いてデポジットさ れる金属又は金属合金はコレクタが形成された第一の方向と実質的に逆の方向に 少なくともスプレ下にコレクタを通過させて同一のスプレによりデポジットされ る方法。
15. １５．請求項１２に記載の方法において、デポジットされるべき次の金属又は金 属合金は一個又は複数のスプレによりデポジットされる方法。
16. １６．請求項１５に記載の方法において、少なくとも一個又は複数個の追加的な スプレは一体の残部に関して異なる特性を有する局部的層を提供するために、異 なる構成比の固体粒体の印加を含む方法。
17. １７．スプレ内に液体金属又は金属合金に原子化すること、その上にデポジット を形成するためにコレクタにスプレを向けること、上に長形の第一のデポジット を形成するためにスプレに関してコレクタを動かすこと、次いでスプレとして同 一の構成比の金属又は金属合金のスプレに対して横方向のマンドレルとして上記 第一のデポジットも位置決めし、スプレからマンドレルを形成したこと、金属又 は金属合金がマンドレルの長手に沿ってデポジットされ、そこでそこの直径を増 すように、縦軸線を中心にマンドレルを回転し、マンドレルと第二のデポジット が実質的に斉合的な構成比の一体となるように、マンドレルと第二のデポジット 間のインタフェース多孔性を密封するために続いて作業する間に第二のデポジッ トとマンドレルを支持することから成ることを特徴とするスプレデポジションの 方法。
18. １８．請求項１７に記載の方法において、第一又は第二のデポジットはスプレデ ポジション処理中に内部に印加されたセラミック粒体を含む方法。
19. １９．不活性又は減圧大気を与えるためのスプレ室、スプレ室内の金属又は金属 合金コレクタ、スプレ室内に溶融金属又は金属合金の制御された流れを与える原 子化手段、流れから原子化落下物のスプレを形成し、落下物をコレクタに供給し てその上にデポジットを形成するガス原子化手段、スプレに関してコレクタを動 かすための手段、上にある酸化フィルムを除去するためにコレクタの表面を同時 に条件づけし、かつそれが原子化落下物の域内に動くに連れてコレクタを予熱す るためのプラズマ加熱手段であって、デポジット金属又は金属合金とコレクタ間 にて冶金学的結合が形成されること、及び結合されたインタフェースにて多孔性 を減じるために一体製品として、デポジットとコレクタを更に処理する手段とか ら成ることを特徴とする、コンパウンド製品をスプレデポジットする装置。
20. ２０．請求項１９に記載の装置において、一個以上の原子化落下物のスプレを印 加する手段がある装置。
21. ２１．請求項１９又は２０に記載の装置において、コレクタは管形状、中空円錐 形、固体円形、又は方形バーから選ばれたものである装置。
22. ２２．請求項１９、２０又は２１に記載の装置において、更に別の処理手段はホ ット等静的プレス手段又はホットワーキング手段から選んだ一つである装置。