JPH05202460A - ペロブスカイト型酸化物の溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法。 - Google Patents
ペロブスカイト型酸化物の溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法。Info
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- JPH05202460A JPH05202460A JP3186918A JP18691891A JPH05202460A JP H05202460 A JPH05202460 A JP H05202460A JP 3186918 A JP3186918 A JP 3186918A JP 18691891 A JP18691891 A JP 18691891A JP H05202460 A JPH05202460 A JP H05202460A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 生産性の向上を図るとともに高品質で緻密
な、溶射皮膜及び固体電解質型燃料電池のインタコネク
タを得る。 【構成】 プラズマガス８３、８８をアーク６７によ
り、加熱して得られるプラズマフレーム７３中に、粉粒
状のペロブスカイト型構造を有する酸化物７０を供給し
て溶融し、その溶融滴７１を母材７５に吹き付け母板表
面に溶射皮膜７４を形成するペロブスカイト型酸化物の
プラズマ溶射方法において前記アーク６７が主トーチ５
１と副トーチ５２の間に形成され、該アーク６７の周り
に旋回流形成手段９７によるプラズマガス８３、８８の
旋回流が形成される。又、プラズマフレーム７３のガス
速度を調整し、前記プラズマフレーム７３中の溶融滴７
１の滞留時間を前記酸化物の分解に要する時間より短く
する。
な、溶射皮膜及び固体電解質型燃料電池のインタコネク
タを得る。 【構成】 プラズマガス８３、８８をアーク６７によ
り、加熱して得られるプラズマフレーム７３中に、粉粒
状のペロブスカイト型構造を有する酸化物７０を供給し
て溶融し、その溶融滴７１を母材７５に吹き付け母板表
面に溶射皮膜７４を形成するペロブスカイト型酸化物の
プラズマ溶射方法において前記アーク６７が主トーチ５
１と副トーチ５２の間に形成され、該アーク６７の周り
に旋回流形成手段９７によるプラズマガス８３、８８の
旋回流が形成される。又、プラズマフレーム７３のガス
速度を調整し、前記プラズマフレーム７３中の溶融滴７
１の滞留時間を前記酸化物の分解に要する時間より短く
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、各種センサ類や固体
電解質型燃料電池の電極、インタコネクタ層等に適用さ
れている、ペロブスカイト型構造を持つ機能性酸化物セ
ラミックスの溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型
燃料電池及びその製造方法に関するものである。
電解質型燃料電池の電極、インタコネクタ層等に適用さ
れている、ペロブスカイト型構造を持つ機能性酸化物セ
ラミックスの溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型
燃料電池及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ペロブスカイト型酸化物は、化学式Ａ2+
Ｂ4+Ｏ3 （Ａ，Ｂは金属元素）で一般的に示され、誘電
性、圧電性等電気的に多くの有用な特性を持ち、
Ｂ4+Ｏ3 （Ａ，Ｂは金属元素）で一般的に示され、誘電
性、圧電性等電気的に多くの有用な特性を持ち、
【表１】 に示すような用途に利用されている機能性セラミックス
材料であり、その多くは厚さ数十〜数百ミクロンの膜状
に成形して使用されている。しかしながら、２種の金属
イオンが混在し規則正しく配置したやや特殊な構造であ
るため、成形の際に行われる加熱等によって分解が進行
しＡ2+Ｏ、Ｂ4+Ｏ2といった一方の成分のみの酸化物が
析出しやすいほか金属元素の種類によってはＡ2 Ｏ3 、
Ｂ2 Ｏ5 といった酸化物も生成し、膜の電気的特性や耐
久性を低下させる原因となる。このペロブスカイト型酸
化物皮膜は、現在次の方法を用いて形成されている。 (1) 金属の塩化物を高温度、減圧下でガス状とし、こ
れを水蒸気と反応させて酸化物膜を析出させる方法（CV
D 法，CVD-EVD 法）。以下これを気相法と略称する。 (2) ペロブスカイト型酸化物の粉末を加圧成形または
スラリー状にして塗布した後、炉内で焼結する方法。以
下これを焼結法と略称する。
材料であり、その多くは厚さ数十〜数百ミクロンの膜状
に成形して使用されている。しかしながら、２種の金属
イオンが混在し規則正しく配置したやや特殊な構造であ
るため、成形の際に行われる加熱等によって分解が進行
しＡ2+Ｏ、Ｂ4+Ｏ2といった一方の成分のみの酸化物が
析出しやすいほか金属元素の種類によってはＡ2 Ｏ3 、
Ｂ2 Ｏ5 といった酸化物も生成し、膜の電気的特性や耐
久性を低下させる原因となる。このペロブスカイト型酸
化物皮膜は、現在次の方法を用いて形成されている。 (1) 金属の塩化物を高温度、減圧下でガス状とし、こ
れを水蒸気と反応させて酸化物膜を析出させる方法（CV
D 法，CVD-EVD 法）。以下これを気相法と略称する。 (2) ペロブスカイト型酸化物の粉末を加圧成形または
スラリー状にして塗布した後、炉内で焼結する方法。以
下これを焼結法と略称する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の気相法では緻密
な皮膜が得られるものの、皮膜の形成速度は数μm/hr.
程度と遅く、また反応条件も温度1100〜1200℃、真空度
１Torr（１Torr= １mmHg）程度と厳しいものであり、大
がかりな装置が必要となる。また、やや特殊な構造を持
つペロブスカイト型酸化物を安定的に析出させるのは難
しく、不純物が混入しやすい。さらに減圧容器内で処理
するためバッチ式の装置とならざるを得ず、装置の昇降
温にも長時間を要する等、生産性が悪くランニングコス
トもかさむため実用性に乏しい。焼結法は皮膜厚さを自
由に設定できる、焼結条件の制御で膜の緻密さがある程
度コントロールできる等の利点を持つが、1200℃程度ま
たはそれ以上の温度で長時間の焼結操作が必要で生産性
に欠ける上、焼結の際の「焼き縮み」により寸法精度が
出にくく、また他の皮膜や母材に重ねて焼結した場合、
応力による割れや歪みが発生する等の問題点も多く、実
用性に乏しい。以上のような理由から、比較的短時間で
皮膜形成ができ、連続生産が可能で生産性の高い大気圧
プラズマ溶射法によるペロブスカイト型酸化物の皮膜形
成が試みられてきた。しかしながら、在来のプラズマ溶
射法では皮膜に多くの気孔を含むため緻密さに欠け、ま
た高温のプラズマガスによる加熱溶融の過程でペロブス
カイト型酸化物の分解が発生するため分解不純物の混入
が避けられず、高品質のペロブスカイト型酸化物皮膜を
得ることはできなかった。
な皮膜が得られるものの、皮膜の形成速度は数μm/hr.
程度と遅く、また反応条件も温度1100〜1200℃、真空度
１Torr（１Torr= １mmHg）程度と厳しいものであり、大
がかりな装置が必要となる。また、やや特殊な構造を持
つペロブスカイト型酸化物を安定的に析出させるのは難
しく、不純物が混入しやすい。さらに減圧容器内で処理
するためバッチ式の装置とならざるを得ず、装置の昇降
温にも長時間を要する等、生産性が悪くランニングコス
トもかさむため実用性に乏しい。焼結法は皮膜厚さを自
由に設定できる、焼結条件の制御で膜の緻密さがある程
度コントロールできる等の利点を持つが、1200℃程度ま
たはそれ以上の温度で長時間の焼結操作が必要で生産性
に欠ける上、焼結の際の「焼き縮み」により寸法精度が
出にくく、また他の皮膜や母材に重ねて焼結した場合、
応力による割れや歪みが発生する等の問題点も多く、実
用性に乏しい。以上のような理由から、比較的短時間で
皮膜形成ができ、連続生産が可能で生産性の高い大気圧
プラズマ溶射法によるペロブスカイト型酸化物の皮膜形
成が試みられてきた。しかしながら、在来のプラズマ溶
射法では皮膜に多くの気孔を含むため緻密さに欠け、ま
た高温のプラズマガスによる加熱溶融の過程でペロブス
カイト型酸化物の分解が発生するため分解不純物の混入
が避けられず、高品質のペロブスカイト型酸化物皮膜を
得ることはできなかった。
【０００４】この発明は、従来のペロブスカイト型酸化
物皮膜形成法が有する課題である生産性の低さを改善
し、かつペロブスカイト型酸化物の分解を防止して高品
質で緻密な皮膜の得られるペロブスカイト型酸化物のプ
ラズマ溶射法と、その溶射法により得られるペロブスカ
イト型酸化物皮膜を提供し、その溶射法をインタコネク
タ層の形成に用いた固体電解質型燃料電池の製造方法
と、その製造方法を用いた固体電解質型燃料電池を提供
することを目的とする。
物皮膜形成法が有する課題である生産性の低さを改善
し、かつペロブスカイト型酸化物の分解を防止して高品
質で緻密な皮膜の得られるペロブスカイト型酸化物のプ
ラズマ溶射法と、その溶射法により得られるペロブスカ
イト型酸化物皮膜を提供し、その溶射法をインタコネク
タ層の形成に用いた固体電解質型燃料電池の製造方法
と、その製造方法を用いた固体電解質型燃料電池を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者はプラズマフレ
ーム中のペロブスカイト型酸化物の分解を防止すれば、
高品質の溶射皮膜が得られることを知るとともにそれを
防止するには、「プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時
間」、即ち、プラズマフレーム中のペロブスカイト型酸
化物が溶融滴となって該フレーム中に滞留し加熱される
時間、が「ペロブスカイト型酸化物の分解に要する時
間」、即ち、粉粒状のペロブスカイト型酸化物をプラズ
マフレーム中に投入してからその構造の分解が開始され
るまでの時間、より短くすればよいことに気ずいた。と
ころで、プラズマフレームのガス速度Ｖｋと溶融滴の滞
留時間ｔとは反比例の関係にあり、ガス速度Ｖｋが大き
くなると、滞留時間ｔが短くなる。従って滞留時間ｔを
調整するには、このガス速度Ｖｋをコントロールすれば
よいが、所望のガス速度Ｖｋは、例えば２０００ｍ／ｓ
ｅｃ以上の高速度なので、通常のプラズマ溶射装置で
は、この速度を得ることが困難である。そこで、本発明
者は本件出願人が開発した装置、即ちアークが主トーチ
と副トーチの間に形成され、該アークの周りにプラズマ
ガスの旋回流が形成されるプラズマ溶射装置を用いるこ
とにより所望のガス速度が得られるようにした。この発
明は、上記事情に基づいてなされたものである。
ーム中のペロブスカイト型酸化物の分解を防止すれば、
高品質の溶射皮膜が得られることを知るとともにそれを
防止するには、「プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時
間」、即ち、プラズマフレーム中のペロブスカイト型酸
化物が溶融滴となって該フレーム中に滞留し加熱される
時間、が「ペロブスカイト型酸化物の分解に要する時
間」、即ち、粉粒状のペロブスカイト型酸化物をプラズ
マフレーム中に投入してからその構造の分解が開始され
るまでの時間、より短くすればよいことに気ずいた。と
ころで、プラズマフレームのガス速度Ｖｋと溶融滴の滞
留時間ｔとは反比例の関係にあり、ガス速度Ｖｋが大き
くなると、滞留時間ｔが短くなる。従って滞留時間ｔを
調整するには、このガス速度Ｖｋをコントロールすれば
よいが、所望のガス速度Ｖｋは、例えば２０００ｍ／ｓ
ｅｃ以上の高速度なので、通常のプラズマ溶射装置で
は、この速度を得ることが困難である。そこで、本発明
者は本件出願人が開発した装置、即ちアークが主トーチ
と副トーチの間に形成され、該アークの周りにプラズマ
ガスの旋回流が形成されるプラズマ溶射装置を用いるこ
とにより所望のガス速度が得られるようにした。この発
明は、上記事情に基づいてなされたものである。
【０００６】この発明は、プラズマガスをアークにより
加熱して得られるプラズマフレーム中に、粉粒状のペロ
ブスカイト型構造を有する酸化物を送給して溶融し、そ
の溶融滴を母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成す
るペロブスカイト型酸化物のプラズマ溶射方法におい
て、前記アークが主トーチと副トーチの間に形成され、
該アークの周りにプラズマガスの旋回流が形成されると
ともに、前記プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間を
ペロブスカイト型酸化物の分解に要する時間より短くし
たことを特徴とするペロブスカイト型酸化物の溶射方
法、であり、又プラズマガスをアークにより加熱して得
られるプラズマフレーム中に、粉粒状のペロブスカイト
型構造を有する酸化物を送給して溶融し、その溶融滴を
母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成するペロブス
カイト型酸化物のプラズマ溶射方法において、前記アー
クが主トーチと副トーチの間に形成され、該アークの周
りにプラズマガスの旋回流が形成されるとともに、前記
プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイ
ト型酸化物の分解に要する時間より短くし、又、前記プ
ラズマフレームにおける母材の直前でプラズマが分離さ
れることを特徴とするペロブスカイト型酸化物の溶射方
法、である。
加熱して得られるプラズマフレーム中に、粉粒状のペロ
ブスカイト型構造を有する酸化物を送給して溶融し、そ
の溶融滴を母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成す
るペロブスカイト型酸化物のプラズマ溶射方法におい
て、前記アークが主トーチと副トーチの間に形成され、
該アークの周りにプラズマガスの旋回流が形成されると
ともに、前記プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間を
ペロブスカイト型酸化物の分解に要する時間より短くし
たことを特徴とするペロブスカイト型酸化物の溶射方
法、であり、又プラズマガスをアークにより加熱して得
られるプラズマフレーム中に、粉粒状のペロブスカイト
型構造を有する酸化物を送給して溶融し、その溶融滴を
母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成するペロブス
カイト型酸化物のプラズマ溶射方法において、前記アー
クが主トーチと副トーチの間に形成され、該アークの周
りにプラズマガスの旋回流が形成されるとともに、前記
プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイ
ト型酸化物の分解に要する時間より短くし、又、前記プ
ラズマフレームにおける母材の直前でプラズマが分離さ
れることを特徴とするペロブスカイト型酸化物の溶射方
法、である。
【０００７】本発明は、主トーチと副トーチの間に形成
されるアークの周りにプラズマガスの旋回流を形成し、
該アークにより加熱して得られるプラズマフレーム中に
粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送給して溶融し、該
プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイ
ト型酸化物の分解に要する時間より短くし、その溶融滴
を母材に吹き付けることにより形成されることを特徴と
するペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜、であり、又主
トーチと副トーチの間に形成されるアークの周りにプラ
ズマガスの旋回流を形成し、該アークにより加熱して得
られるプラズマフレーム中に粉粒状のペロブスカイト型
酸化物を送給して溶融し、該プラズマフレーム中の溶融
滴の滞留時間をペロブスカイト型酸化物の分解に要する
時間より短くするとともに該プラズマフレームにおける
母材の直前でプラズマを分離した後、その溶融滴を母材
に吹き付けることにより形成されることを特徴とするペ
ロブスカイト型酸化物の溶射皮膜、である。
されるアークの周りにプラズマガスの旋回流を形成し、
該アークにより加熱して得られるプラズマフレーム中に
粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送給して溶融し、該
プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイ
ト型酸化物の分解に要する時間より短くし、その溶融滴
を母材に吹き付けることにより形成されることを特徴と
するペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜、であり、又主
トーチと副トーチの間に形成されるアークの周りにプラ
ズマガスの旋回流を形成し、該アークにより加熱して得
られるプラズマフレーム中に粉粒状のペロブスカイト型
酸化物を送給して溶融し、該プラズマフレーム中の溶融
滴の滞留時間をペロブスカイト型酸化物の分解に要する
時間より短くするとともに該プラズマフレームにおける
母材の直前でプラズマを分離した後、その溶融滴を母材
に吹き付けることにより形成されることを特徴とするペ
ロブスカイト型酸化物の溶射皮膜、である。
【０００８】本発明は、燃料電極層、電解質層及び空気
電極層からなる固体電解質型燃料電池素子を介して空気
または酸素域と燃料ガス域を配置し、該固体電解質型燃
料電池素子を一体的に接合した燃料電池において、該固
体電解質型燃料電池素子をインタコネクタ層を介して直
列に接合し、又該インタコネクタ層を主トーチと副トー
チの間に形成されるアークの周りにプラズマガスの旋回
流を形成し、該アークにより加熱して得られるプラズマ
フレーム中に粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送給し
て溶融し、該プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間を
ペロブスカイト型酸化物の分解に要する時間より短くす
るとともに該プラズマフレームにおける母材の直前でプ
ラズマを分離した後、その溶融滴を母材に吹き付けるこ
とにより形成したペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜で
構成したことを特徴とする固体電解質型燃料電池、であ
り、又固体電解質型燃料電池素子を介して空気または酸
素域と燃料ガス域を配置し、該固体電解質型燃料電池素
子を一体的に接合する燃料電池の製造方法において、該
固体電解質型燃料電池素子をインタコネクタ層を介して
直列に接合し、又該インタコネクタ層を、主トーチと副
トーチの間に形成されるアークの周りにプラズマガスの
旋回流を形成し、該アークにより加熱して得られるプラ
ズマフレーム中に粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送
給して溶融し、該プラスマフレーム中の溶融滴の滞留時
間をペロブスカイト型酸化物の分解に要する時間より短
くし、その溶融滴を吹き付けることにより形成すること
を特徴とする固体電解質型燃料電池の製造方法、であ
る。
電極層からなる固体電解質型燃料電池素子を介して空気
または酸素域と燃料ガス域を配置し、該固体電解質型燃
料電池素子を一体的に接合した燃料電池において、該固
体電解質型燃料電池素子をインタコネクタ層を介して直
列に接合し、又該インタコネクタ層を主トーチと副トー
チの間に形成されるアークの周りにプラズマガスの旋回
流を形成し、該アークにより加熱して得られるプラズマ
フレーム中に粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送給し
て溶融し、該プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間を
ペロブスカイト型酸化物の分解に要する時間より短くす
るとともに該プラズマフレームにおける母材の直前でプ
ラズマを分離した後、その溶融滴を母材に吹き付けるこ
とにより形成したペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜で
構成したことを特徴とする固体電解質型燃料電池、であ
り、又固体電解質型燃料電池素子を介して空気または酸
素域と燃料ガス域を配置し、該固体電解質型燃料電池素
子を一体的に接合する燃料電池の製造方法において、該
固体電解質型燃料電池素子をインタコネクタ層を介して
直列に接合し、又該インタコネクタ層を、主トーチと副
トーチの間に形成されるアークの周りにプラズマガスの
旋回流を形成し、該アークにより加熱して得られるプラ
ズマフレーム中に粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送
給して溶融し、該プラスマフレーム中の溶融滴の滞留時
間をペロブスカイト型酸化物の分解に要する時間より短
くし、その溶融滴を吹き付けることにより形成すること
を特徴とする固体電解質型燃料電池の製造方法、であ
る。
【０００９】
【作 用】主トーチと副トーチ間に形成されるアークの
周りにプラズマガスの旋回流を形成するので、いわゆる
「ピンチ効果」によりアークが集束し、アークの存在す
るプラズマフレーム中心部は極めて高温となり、プラズ
マガスの急激な熱膨張により高速のプラズマフレームが
形成される。このプラズマフレームのガス速度は、プラ
ズマフレーム中の溶融滴が、ペロブスカイト型酸化物の
分解に要する時間より短くなる様に調整されている。こ
の高速のプラズマフレームに粉粒状のペロブスカイト型
酸化物を送給することにより、ペロブスカイト型酸化物
は極めて短時間に加熱溶融され、プラズマフレーム中に
滞留する時間が該酸化物の分解に要する時間よりも短く
なるため殆どその結晶構造が破壊されることはなく、ま
た溶融滴が高速で母材に衝突するため緻密な溶射皮膜が
形成される。また、プラズマ分離の手段を併用すること
により、溶融滴のプラズマフレーム中に滞留する時間を
さらに短縮してペロブスカイト型構造の分解を抑制し、
トーチ出口から母材表面までの距離を短縮することで、
より高速の溶融滴を母材表面に到達させることができる
ため、さらに高品質のペロブスカイト型酸化物の溶射皮
膜を得ることができる。
周りにプラズマガスの旋回流を形成するので、いわゆる
「ピンチ効果」によりアークが集束し、アークの存在す
るプラズマフレーム中心部は極めて高温となり、プラズ
マガスの急激な熱膨張により高速のプラズマフレームが
形成される。このプラズマフレームのガス速度は、プラ
ズマフレーム中の溶融滴が、ペロブスカイト型酸化物の
分解に要する時間より短くなる様に調整されている。こ
の高速のプラズマフレームに粉粒状のペロブスカイト型
酸化物を送給することにより、ペロブスカイト型酸化物
は極めて短時間に加熱溶融され、プラズマフレーム中に
滞留する時間が該酸化物の分解に要する時間よりも短く
なるため殆どその結晶構造が破壊されることはなく、ま
た溶融滴が高速で母材に衝突するため緻密な溶射皮膜が
形成される。また、プラズマ分離の手段を併用すること
により、溶融滴のプラズマフレーム中に滞留する時間を
さらに短縮してペロブスカイト型構造の分解を抑制し、
トーチ出口から母材表面までの距離を短縮することで、
より高速の溶融滴を母材表面に到達させることができる
ため、さらに高品質のペロブスカイト型酸化物の溶射皮
膜を得ることができる。
【００１０】
【実施例】この発明の実施例を添付図面により説明す
る。図１に示す複合トーチ型プラズマ溶射装置Ｐにおい
て、主陰極５３の軸上に同心、同径の主ガス送入口５５
を設けた絶縁物７７、放出口を有する主外套５４、主プ
ラズマガス送入口８２を設けた絶縁物７９、そして狭窄
口を有する主第二外套８１によって主トーチ５１が構成
されている。図２に示されるよう主ガス送入口５５或は
主プラズマガス送入口８２より保護ガス５６或は主プラ
ズマガス８３が、まずガス環状室９８へ送入され、一個
の旋回流形成孔９９或は等分に配置された複数個の旋回
流形成孔９９を通って、絶縁物７７或は絶縁物７９の内
壁を旋回するように矢印１０１の如く送入される。
る。図１に示す複合トーチ型プラズマ溶射装置Ｐにおい
て、主陰極５３の軸上に同心、同径の主ガス送入口５５
を設けた絶縁物７７、放出口を有する主外套５４、主プ
ラズマガス送入口８２を設けた絶縁物７９、そして狭窄
口を有する主第二外套８１によって主トーチ５１が構成
されている。図２に示されるよう主ガス送入口５５或は
主プラズマガス送入口８２より保護ガス５６或は主プラ
ズマガス８３が、まずガス環状室９８へ送入され、一個
の旋回流形成孔９９或は等分に配置された複数個の旋回
流形成孔９９を通って、絶縁物７７或は絶縁物７９の内
壁を旋回するように矢印１０１の如く送入される。
【００１１】次に、主トーチ５１の中心軸と交差するよ
うに配置された副トーチ起動電極５９は、同心をなすよ
うに順に絶縁物７８、放出口を有する副第一外套６０、
絶縁物８０、そして副第二外套８６によって取り付けら
れており、更に主トーチ５１の絶縁物７７或は絶縁物７
９と同様の旋回流ガス形成手段９７を有する絶縁物７８
に設けられた副ガス送入口６１から副ガス６２が送入さ
れ、絶縁物８０に設けられた副第二ガス送入口８７を通
って副第二ガス８８が送入されるようになっている。こ
こに、主電源５７はその負端子が主陰極５３に接続され
ており、正端子にはそれぞれスイッチ手段５８、８４を
介して、主外套５４及び主第二外套８１に接続されてお
り、これらが全体として主トーチ５１を構成している。
副電源６３はその正端子が主電源５７の正端子及び副ト
ーチ５２の副第一外套６０に接続されており、副電源６
３の負端子はスイッチ手段６４を介して副トーチ起動電
極５９に接続され、これらが全体として副トーチ５２を
形成している。この副トーチ５２は一対設けられてい
る。
うに配置された副トーチ起動電極５９は、同心をなすよ
うに順に絶縁物７８、放出口を有する副第一外套６０、
絶縁物８０、そして副第二外套８６によって取り付けら
れており、更に主トーチ５１の絶縁物７７或は絶縁物７
９と同様の旋回流ガス形成手段９７を有する絶縁物７８
に設けられた副ガス送入口６１から副ガス６２が送入さ
れ、絶縁物８０に設けられた副第二ガス送入口８７を通
って副第二ガス８８が送入されるようになっている。こ
こに、主電源５７はその負端子が主陰極５３に接続され
ており、正端子にはそれぞれスイッチ手段５８、８４を
介して、主外套５４及び主第二外套８１に接続されてお
り、これらが全体として主トーチ５１を構成している。
副電源６３はその正端子が主電源５７の正端子及び副ト
ーチ５２の副第一外套６０に接続されており、副電源６
３の負端子はスイッチ手段６４を介して副トーチ起動電
極５９に接続され、これらが全体として副トーチ５２を
形成している。この副トーチ５２は一対設けられてい
る。
【００１２】図１に示した各トーチの起動は次に示すよ
うな順序で行われる。即ち、スイッチ５８を閉じて主電
源５７により、主陰極５３と主外套５４の放出口の間に
主起動アーク６５をまず形成させ、これによって保護ガ
ス５６が加熱されて、主外套５４の先端から導電性のプ
ラズマが放出される。この時、スイッチ手段８４を閉
じ、次いでスイッチ手段５８を開くと、主起動アーク６
５が消去されると同時に主陰極５３の先端から放出され
るアークは、主第二外套起動アーク８５を形成し、これ
によって、保護ガス５６と主プラズマガス８３が加熱さ
れて、導電性のプラズマ１００が主トーチ５１の外部に
放出される。次にスイッチ手段６４を閉じて、副電源６
３によって副第一外套６０と副トーチ起動電極５９との
間に副起動アーク６６を形成させると、副ガス６２がこ
のアークによって加熱され、狭窄口を通って導電性のプ
ラズマ６８が副トーチ５２の外部に放出される。
うな順序で行われる。即ち、スイッチ５８を閉じて主電
源５７により、主陰極５３と主外套５４の放出口の間に
主起動アーク６５をまず形成させ、これによって保護ガ
ス５６が加熱されて、主外套５４の先端から導電性のプ
ラズマが放出される。この時、スイッチ手段８４を閉
じ、次いでスイッチ手段５８を開くと、主起動アーク６
５が消去されると同時に主陰極５３の先端から放出され
るアークは、主第二外套起動アーク８５を形成し、これ
によって、保護ガス５６と主プラズマガス８３が加熱さ
れて、導電性のプラズマ１００が主トーチ５１の外部に
放出される。次にスイッチ手段６４を閉じて、副電源６
３によって副第一外套６０と副トーチ起動電極５９との
間に副起動アーク６６を形成させると、副ガス６２がこ
のアークによって加熱され、狭窄口を通って導電性のプ
ラズマ６８が副トーチ５２の外部に放出される。
【００１３】これらのプロセスが終了すると、主トーチ
５１と副トーチ５２とは、その中心軸が交差するように
設置されているので、それぞれから放出される導電性の
プラズマ１００、６８が導電路を形成し、この段階にお
いて、スイッチ８４及び６４を開くと、主電源５７によ
って主陰極５３の先端から副第１外套６０の放出口外面
に向かって定常ヘアピンアーク６７が形成され、この時
主トーチ５１に送入されるガスの量と、副トーチ５２に
送入されるガスの量を各々調整することによって、図１
に示された如く、主トーチ５１の中心軸とほぼ同心をな
すプラズマフレーム７３が形成されるが、このプラズマ
フレームのガス速度Ｖｋは「プラズマフレーム中の溶融
滴の滞留時間」、即ち、ペロブスカイト型酸化物がプラ
ズマフレーム中で溶融滴となって該フレーム中に滞留し
加熱される時間、が「ペロブスカイト型構造の分解に要
する時間」、即ち、粉粒状のペロブスカイト型酸化物を
プラズマフレーム中に投入してから、その構造の分解が
開始されるまでの時間より短くなる様に調整され、例え
ばカス速度Ｖｋ＝２０００ｍ／ｓｅｃが選ばれる。この
時、トーチ５１、５２のアーク柱周りに強い旋回流を形
成するようにガスが供給されているので、アーク柱をト
ーチの軸心位置に維持するとともに同心に旋回環状ガス
シースを形成させ、正及び副トーチ５１、５２の正及び
副外套５４、６０と正及び副第二外套８１、８６の狭窄
口の内壁に及ぼす熱負荷は均一に軽減され、アーク電流
を増すことができる。その結果いわゆるピンチ効果が促
され、よりアークが集束され高出力で高温高速の溶射が
可能となる。なお、このプラズマ溶射装置において、プ
ラズマフレームのガス速度は、条件によっては音速を超
え、いわゆるショックウエーブダイヤモンドが観察され
る。
５１と副トーチ５２とは、その中心軸が交差するように
設置されているので、それぞれから放出される導電性の
プラズマ１００、６８が導電路を形成し、この段階にお
いて、スイッチ８４及び６４を開くと、主電源５７によ
って主陰極５３の先端から副第１外套６０の放出口外面
に向かって定常ヘアピンアーク６７が形成され、この時
主トーチ５１に送入されるガスの量と、副トーチ５２に
送入されるガスの量を各々調整することによって、図１
に示された如く、主トーチ５１の中心軸とほぼ同心をな
すプラズマフレーム７３が形成されるが、このプラズマ
フレームのガス速度Ｖｋは「プラズマフレーム中の溶融
滴の滞留時間」、即ち、ペロブスカイト型酸化物がプラ
ズマフレーム中で溶融滴となって該フレーム中に滞留し
加熱される時間、が「ペロブスカイト型構造の分解に要
する時間」、即ち、粉粒状のペロブスカイト型酸化物を
プラズマフレーム中に投入してから、その構造の分解が
開始されるまでの時間より短くなる様に調整され、例え
ばカス速度Ｖｋ＝２０００ｍ／ｓｅｃが選ばれる。この
時、トーチ５１、５２のアーク柱周りに強い旋回流を形
成するようにガスが供給されているので、アーク柱をト
ーチの軸心位置に維持するとともに同心に旋回環状ガス
シースを形成させ、正及び副トーチ５１、５２の正及び
副外套５４、６０と正及び副第二外套８１、８６の狭窄
口の内壁に及ぼす熱負荷は均一に軽減され、アーク電流
を増すことができる。その結果いわゆるピンチ効果が促
され、よりアークが集束され高出力で高温高速の溶射が
可能となる。なお、このプラズマ溶射装置において、プ
ラズマフレームのガス速度は、条件によっては音速を超
え、いわゆるショックウエーブダイヤモンドが観察され
る。
【００１４】図１の材料送入管６９よりプラズマフレー
ム７３に向かって送入された粉粒状のペロブスカイト型
酸化物７０は、プラズマ６８、１００によって直ちに高
温に加熱されて溶融して溶融滴７１となり、プラズマフ
レーム７３に同伴されながら、あまり広がらないで母材
７５に向かって進行する。この溶融滴７１を含むプラズ
マフレーム７３は、母材７５の直前に設けられたプラズ
マ分離手段７２によって、プラズマのみが分離される。
ム７３に向かって送入された粉粒状のペロブスカイト型
酸化物７０は、プラズマ６８、１００によって直ちに高
温に加熱されて溶融して溶融滴７１となり、プラズマフ
レーム７３に同伴されながら、あまり広がらないで母材
７５に向かって進行する。この溶融滴７１を含むプラズ
マフレーム７３は、母材７５の直前に設けられたプラズ
マ分離手段７２によって、プラズマのみが分離される。
【００１５】このプラズマ分離手段として、例えば、母
材の直前におけるプラズマフレーム７３に向けて水と空
気とを供給するアトマイザの二流体ノズル９０が用いら
れる。このアトマイザ９０による水の噴霧を行うと、プ
ラズマフレーム７３は切断されて円錐状に形成される。
この円錐状のプラズマフレーム７３は溶融滴７１の冷却
を最小限にするトンネル状のジャケットとして作用し、
母材７５と溶射皮膜７４に対する余分な熱負荷をアトマ
イザによって噴霧された水の気化熱で除去し、その熱負
荷による悪影響を防止できる。また、この際の水の爆発
的な膨張に伴って、そのガスがプラズマガスに沿って急
速に噴射され、溶融滴７１を加速し、その結果緻密な溶
射膜を形成する。
材の直前におけるプラズマフレーム７３に向けて水と空
気とを供給するアトマイザの二流体ノズル９０が用いら
れる。このアトマイザ９０による水の噴霧を行うと、プ
ラズマフレーム７３は切断されて円錐状に形成される。
この円錐状のプラズマフレーム７３は溶融滴７１の冷却
を最小限にするトンネル状のジャケットとして作用し、
母材７５と溶射皮膜７４に対する余分な熱負荷をアトマ
イザによって噴霧された水の気化熱で除去し、その熱負
荷による悪影響を防止できる。また、この際の水の爆発
的な膨張に伴って、そのガスがプラズマガスに沿って急
速に噴射され、溶融滴７１を加速し、その結果緻密な溶
射膜を形成する。
【００１６】このようにして、プラズマから分離された
溶融滴７１は、その直後に母材７５に衝突して溶射皮膜
７４を形成する。このとき、アーク柱周りに強い旋回流
を形成するようにガスを供給する手段を設けることによ
り、アーク柱をトーチの軸心位置に維持するとともに同
心に旋回環状ガスシースが形成される結果、従来の層流
プラズマフレームを形成するプラズマ溶射装置では成し
得なかった乱流域でプラズマフレーム７３が高密度に絞
られ、伸長した安定な状態で溶射ができる。その結果、
ペロブスカイト型酸化物はよく溶融し、極めて高速度で
母材７５に吹き付けられるため、不純物の少ない緻密な
ペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜７４が高効率で得ら
れる。また、本実施例はプラズマ分離手段の併用により
溶射距離が短くなるため、より高速の状態でペロブスカ
イト型酸化物を母材に衝突させることにより、緻密な溶
射皮膜が得られる。更に、プラズマフレームのガス速度
が高速であるため、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴が
高温のプラズマフレーム中に滞留する時間が前記酸化物
の分解に要する時間より短くなり分解が抑制される。
溶融滴７１は、その直後に母材７５に衝突して溶射皮膜
７４を形成する。このとき、アーク柱周りに強い旋回流
を形成するようにガスを供給する手段を設けることによ
り、アーク柱をトーチの軸心位置に維持するとともに同
心に旋回環状ガスシースが形成される結果、従来の層流
プラズマフレームを形成するプラズマ溶射装置では成し
得なかった乱流域でプラズマフレーム７３が高密度に絞
られ、伸長した安定な状態で溶射ができる。その結果、
ペロブスカイト型酸化物はよく溶融し、極めて高速度で
母材７５に吹き付けられるため、不純物の少ない緻密な
ペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜７４が高効率で得ら
れる。また、本実施例はプラズマ分離手段の併用により
溶射距離が短くなるため、より高速の状態でペロブスカ
イト型酸化物を母材に衝突させることにより、緻密な溶
射皮膜が得られる。更に、プラズマフレームのガス速度
が高速であるため、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴が
高温のプラズマフレーム中に滞留する時間が前記酸化物
の分解に要する時間より短くなり分解が抑制される。
【００１７】次に、本発明の試験例について説明する。 試験例１ （Ａ）試験材料 試験材料として、固体電解質型燃料電池のインタコネク
タ材料として用いられる酸化物La1-xCaxCr1-yCayO3-zを
用いた。この材料は、ペロブスカイト型酸化物LaCrO3に
微量のカルシウムを添加したランタン−クロム複合酸化
物で、導電性に優れ、焼結性も同目的で用いられている
他の材料に比べ優れていると言われている。又この材料
としてペロブスカイト型酸化物ＬａＣｒＯ3 に微量のマ
グネシウムを添加したランタン−クロム複合酸化物を用
いてもよい。固体電解質型燃料電池は図３に示すように
燃料ガス域８と空気または酸素域９を固体電解質型燃料
電池素子４で隔て、素子及び両ガスを素子中の電解質層
２の中で酸素によるイオン電導が発現する温度、例えば
1000℃まで加熱し、燃料電極層１と空気電極層３の間に
発生する起電力を利用して発電を行うものである。な
お、６は燃料ガス、７は空気又は酸素、１０はリード
線、１１は負荷をそれぞれ示す。しかしながら、両電極
間に発生する起電力は開回路電圧で１Ｖ強程度と低いも
のであり、実用的な高い起電力を得るためには素子を直
列に繋ぐインタコネクタ層５が不可欠である。
タ材料として用いられる酸化物La1-xCaxCr1-yCayO3-zを
用いた。この材料は、ペロブスカイト型酸化物LaCrO3に
微量のカルシウムを添加したランタン−クロム複合酸化
物で、導電性に優れ、焼結性も同目的で用いられている
他の材料に比べ優れていると言われている。又この材料
としてペロブスカイト型酸化物ＬａＣｒＯ3 に微量のマ
グネシウムを添加したランタン−クロム複合酸化物を用
いてもよい。固体電解質型燃料電池は図３に示すように
燃料ガス域８と空気または酸素域９を固体電解質型燃料
電池素子４で隔て、素子及び両ガスを素子中の電解質層
２の中で酸素によるイオン電導が発現する温度、例えば
1000℃まで加熱し、燃料電極層１と空気電極層３の間に
発生する起電力を利用して発電を行うものである。な
お、６は燃料ガス、７は空気又は酸素、１０はリード
線、１１は負荷をそれぞれ示す。しかしながら、両電極
間に発生する起電力は開回路電圧で１Ｖ強程度と低いも
のであり、実用的な高い起電力を得るためには素子を直
列に繋ぐインタコネクタ層５が不可欠である。
【００１８】このインタコネクタ層には高温下での高い
導電性と、酸化還元両雰囲気中での安定性、そしてガス
を透過しにくいガス阻止能力が要求される。 このガス
阻止能力が要求されるのは、燃料ガスが燃料ガス域側か
ら素子を透過して空気または酸素側に達したり、逆に酸
素ガスが燃料ガス域側に達したりすると、燃料ガスが酸
素ガスと燃焼反応して消費される為、燃料ガスが発電に
寄与しなくなって発電効率が低下し、さらに燃焼熱によ
る局部的な加熱で素子が損傷する為である。したがっ
て、固体電解質型燃料電池のインタコネクタ層について
は、その緻密さの評価方法としてガス阻止能力測定を用
いるのが現実的である。これらの条件すべてを満足する
材料として、ペロブスカイト型酸化物La1-xCaxCr1-yCay
O3-zがあり、本試験例で使用した材料については、x=0.
30、y=0.05であった。
導電性と、酸化還元両雰囲気中での安定性、そしてガス
を透過しにくいガス阻止能力が要求される。 このガス
阻止能力が要求されるのは、燃料ガスが燃料ガス域側か
ら素子を透過して空気または酸素側に達したり、逆に酸
素ガスが燃料ガス域側に達したりすると、燃料ガスが酸
素ガスと燃焼反応して消費される為、燃料ガスが発電に
寄与しなくなって発電効率が低下し、さらに燃焼熱によ
る局部的な加熱で素子が損傷する為である。したがっ
て、固体電解質型燃料電池のインタコネクタ層について
は、その緻密さの評価方法としてガス阻止能力測定を用
いるのが現実的である。これらの条件すべてを満足する
材料として、ペロブスカイト型酸化物La1-xCaxCr1-yCay
O3-zがあり、本試験例で使用した材料については、x=0.
30、y=0.05であった。
【００１９】（Ｂ）サンプル作製条件 ペロブスカイト型酸化物La1-xCaxCr1-yCayO3-zの皮膜作
製条件を
製条件を
【表２】 に示す。プラズマ溶射装置として前記実施例の複合トー
チ型プラズマ溶射装置ｐを用いた。本試験例条件下での
プラズマガス速度Ｖｋは以下のように算出した。主トー
チのプラズマガスの質量流量をＭk[kg/sec.]、ガス密度
をρk[kg/m3]、ガス速度をＶk[m/sec.] 、主第二外套狭
窄口の断面積をＡk[ｍ2]とすると、質量保存の法則よ
り、 Ｍk ＝ρk Ｖk Ａk ・・・・・・・（１） となる。このうちρk は温度の関数となるが、アルゴン
及び空気についてエンタルピー〜ガス温度の相関関係が
算出されており、プラズマガスのエンタルピーからガス
温度を求めることができる。また、主トーチプラズマガ
スのエンタルピーＨ[kJ/kg] は、主トーチプラズマガス
に与えられた有効出力ＷP[kw] より、 Ｈ＝ＷP ／Ｍk ・・・・・・・・（２） で求められる。このようにして計算した結果、プラズマ
ガス速度Ｖk は、総出力８５．３ｋｗの場合、 Ｖk ＝2.530 ×103[m/sec.] 総出力６５．６ｋｗの場合には、 Ｖk ＝2.320 ×103[m/sec.] であった。ガス阻止能力を測定する必要から母材は多孔
質カルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）を用い、形成し
た溶射膜を固体電解質型燃料電池の作動温度である1000
℃前後まで加熱した後、Ｘ線回折測定及びガス阻止能力
測定を行い、さらに1000℃前後における導電率測定をを
行った。
チ型プラズマ溶射装置ｐを用いた。本試験例条件下での
プラズマガス速度Ｖｋは以下のように算出した。主トー
チのプラズマガスの質量流量をＭk[kg/sec.]、ガス密度
をρk[kg/m3]、ガス速度をＶk[m/sec.] 、主第二外套狭
窄口の断面積をＡk[ｍ2]とすると、質量保存の法則よ
り、 Ｍk ＝ρk Ｖk Ａk ・・・・・・・（１） となる。このうちρk は温度の関数となるが、アルゴン
及び空気についてエンタルピー〜ガス温度の相関関係が
算出されており、プラズマガスのエンタルピーからガス
温度を求めることができる。また、主トーチプラズマガ
スのエンタルピーＨ[kJ/kg] は、主トーチプラズマガス
に与えられた有効出力ＷP[kw] より、 Ｈ＝ＷP ／Ｍk ・・・・・・・・（２） で求められる。このようにして計算した結果、プラズマ
ガス速度Ｖk は、総出力８５．３ｋｗの場合、 Ｖk ＝2.530 ×103[m/sec.] 総出力６５．６ｋｗの場合には、 Ｖk ＝2.320 ×103[m/sec.] であった。ガス阻止能力を測定する必要から母材は多孔
質カルシア安定化ジルコニア（ＣＳＺ）を用い、形成し
た溶射膜を固体電解質型燃料電池の作動温度である1000
℃前後まで加熱した後、Ｘ線回折測定及びガス阻止能力
測定を行い、さらに1000℃前後における導電率測定をを
行った。
【００２０】（Ｃ）Ｘ線回折測定結果 図４上段Ｕにペロブスカイト型酸化物La1-xCaxCr1-yCay
O3-z材料粉末の、中段Ｍに本試験例溶射皮膜のＸ線回折
測定結果を示す。本試験例溶射皮膜のＸ線回折パターン
は材料粉末と比較して殆ど変化しておらず、ペロブスカ
イト型構造が極めて良く残されているのがわかる。
O3-z材料粉末の、中段Ｍに本試験例溶射皮膜のＸ線回折
測定結果を示す。本試験例溶射皮膜のＸ線回折パターン
は材料粉末と比較して殆ど変化しておらず、ペロブスカ
イト型構造が極めて良く残されているのがわかる。
【００２１】（Ｄ）ガス阻止能力測定結果 ガス阻止能力はガス透過係数Ｐ( cm4/g・sec.) で評価で
きるが、本試験例溶射皮膜のガス透過係数は１×１０-8
(cm4/g・sec.)以下（N2,25 ℃）で、極めて高いガス阻止
能力を示した。
きるが、本試験例溶射皮膜のガス透過係数は１×１０-8
(cm4/g・sec.)以下（N2,25 ℃）で、極めて高いガス阻止
能力を示した。
【００２２】（Ｅ）導電率測定 本試験例の溶射皮膜を、電気炉内で空気中1000℃まで加
熱し、直流４端子法により導電率測定を行った結果、い
ずれの水準も約1.4 ×101[S/cm] に達し、良好な結果が
得られた。
熱し、直流４端子法により導電率測定を行った結果、い
ずれの水準も約1.4 ×101[S/cm] に達し、良好な結果が
得られた。
【００２３】試験例２ 試験材料は前記試験例１と同一であり、プラズマ溶射装
置としては前記実施例の複合トーチ型プラズマ溶射装置
を用いて
置としては前記実施例の複合トーチ型プラズマ溶射装置
を用いて
【表３】 に示す条件にて皮膜形成を行った。試験例１と同様にエ
ンタルピー〜ガス温度の相関より温度を、その結果と前
記（１）式よりガス速度ＶＫを求めたところ、 Ｖk ＝4.20×102[m/sec.] となり、ガス速度は試験例１と比較して遅い。本試験例
溶射皮膜のＸ線回折測定結果を図４の下段Ｄに示す。こ
の溶射皮膜ではペロブスカイト型構造の殆どが分解さ
れ、結晶構造はLa2O3 が支配的となり、良好な結果が得
られなかった。即ち、低速のプラズマフレームでは所望
の溶射皮膜を得られないことが明かとなった。なお、図
４において、縦軸は回折強度、横軸は回折角（２θ）を
それぞれ示す。
ンタルピー〜ガス温度の相関より温度を、その結果と前
記（１）式よりガス速度ＶＫを求めたところ、 Ｖk ＝4.20×102[m/sec.] となり、ガス速度は試験例１と比較して遅い。本試験例
溶射皮膜のＸ線回折測定結果を図４の下段Ｄに示す。こ
の溶射皮膜ではペロブスカイト型構造の殆どが分解さ
れ、結晶構造はLa2O3 が支配的となり、良好な結果が得
られなかった。即ち、低速のプラズマフレームでは所望
の溶射皮膜を得られないことが明かとなった。なお、図
４において、縦軸は回折強度、横軸は回折角（２θ）を
それぞれ示す。
【００２４】［発明の効果］この発明は以上のように構
成したので、次のような顕著な効果を奏する。 （１）従来例に比しプラズマフレームが高速であるの
で、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を高速の状態で母
材に衝突させることができる。また、ペロブスカイト型
酸化物が高温のプラズマフレーム中に滞留する時間が該
酸化物の分解に要する時間より短いため、ペロブスカイ
ト型構造の分解が抑制される。 （２）プラズマ分離の手段を用いることにより溶射距離
を短縮できるので、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を
より高速の状態で母材に衝突させる事ができる。また、
ペロブスカイト型酸化物が高温のプラズマフレーム中に
滞留する時間をより短縮できるため、ペロブスカイト型
構造の分解が一層抑制される。以上の結果、緻密で不純
物の極めて少ないペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜を
効率よく生産できる。 （３）さらに、この発明を固体電解質型燃料電池のイン
タコネクタ層形成に適用することにより、ガス阻止能
力、導電性に優れたインタコネクタ層を得ることができ
る。
成したので、次のような顕著な効果を奏する。 （１）従来例に比しプラズマフレームが高速であるの
で、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を高速の状態で母
材に衝突させることができる。また、ペロブスカイト型
酸化物が高温のプラズマフレーム中に滞留する時間が該
酸化物の分解に要する時間より短いため、ペロブスカイ
ト型構造の分解が抑制される。 （２）プラズマ分離の手段を用いることにより溶射距離
を短縮できるので、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を
より高速の状態で母材に衝突させる事ができる。また、
ペロブスカイト型酸化物が高温のプラズマフレーム中に
滞留する時間をより短縮できるため、ペロブスカイト型
構造の分解が一層抑制される。以上の結果、緻密で不純
物の極めて少ないペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜を
効率よく生産できる。 （３）さらに、この発明を固体電解質型燃料電池のイン
タコネクタ層形成に適用することにより、ガス阻止能
力、導電性に優れたインタコネクタ層を得ることができ
る。
【図１】本発明の実施例を示す縦断面図である
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である
【図３】固体電解質型燃料電池の構成を示す概略図であ
る
る
【図４】溶射材料及び皮膜のＸ線回折を示す図である
１ 燃料電極層 ２ 固体電解質層 ３ 空気電極層 ４ 固体電解質型燃料電池素子 ５ インタコネクタ層 ８ 燃料ガス域 ９ 空気または酸素域 ８３ 主プラズマガス ９７ａ旋回流ガス形成手段 ９７ｂ旋回流ガス形成手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月２６日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】
【発明の効果】この発明は以上のように構成したので、
次のような顕著な効果を奏する。 （１）従来例に比しプラズマフレームが高速であるの
で、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を高速の状態で母
材に衝突させることができる。また、ペロブスカイト型
酸化物が高温のプラズマフレーム中に滞留する時間が該
酸化物の分解に要する時間より短いため、ペロブスカイ
ト型構造の分解が抑制される。 （２）プラズマ分離の手段を用いることにより溶射距離
を短縮できるので、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を
より高速の状態で母材に衝突させる事ができる。また、
ペロブスカイト型酸化物が高温のプラズマフレーム中に
滞留する時間をより短縮できるため、ペロブスカイト型
構造の分解が一層抑制される。以上の結果、緻密で不純
物の極めて少ないペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜を
効率よく生産できる。 （３）さらに、この発明を固体電解質型燃料電池のイン
タコネクタ層形成に適用することにより、ガス阻止能
力、導電性に優れたインタコネクタ層を得ることができ
る。
次のような顕著な効果を奏する。 （１）従来例に比しプラズマフレームが高速であるの
で、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を高速の状態で母
材に衝突させることができる。また、ペロブスカイト型
酸化物が高温のプラズマフレーム中に滞留する時間が該
酸化物の分解に要する時間より短いため、ペロブスカイ
ト型構造の分解が抑制される。 （２）プラズマ分離の手段を用いることにより溶射距離
を短縮できるので、ペロブスカイト型酸化物の溶融滴を
より高速の状態で母材に衝突させる事ができる。また、
ペロブスカイト型酸化物が高温のプラズマフレーム中に
滞留する時間をより短縮できるため、ペロブスカイト型
構造の分解が一層抑制される。以上の結果、緻密で不純
物の極めて少ないペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜を
効率よく生産できる。 （３）さらに、この発明を固体電解質型燃料電池のイン
タコネクタ層形成に適用することにより、ガス阻止能
力、導電性に優れたインタコネクタ層を得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舘野 晴雄 東京都清瀬市中清戸２−750−７
Claims (9)
- 【請求項１】 プラズマガスをアークにより加熱して得
られるプラズマフレーム中に、粉粒状のペロブスカイト
型構造を有する酸化物を送給して溶融し、その溶融滴を
母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成するペロブス
カイト型酸化物のプラズマ溶射方法において、前記アー
クが主トーチと副トーチの間に形成され、該アークの周
りにプラズマガスの旋回流が形成されるとともに、前記
プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイ
ト型酸化物の分解に要する時間より短くしたことを特徴
とするペロブスカイト型酸化物の溶射方法。 - 【請求項２】 プラズマガスをアークにより加熱して得
られるプラズマフレーム中に、粉粒状のペロブスカイト
型構造を有する酸化物を送給して溶融し、その溶融滴を
母材に吹き付け母材表面に溶射皮膜を形成するペロブス
カイト型酸化物のプラズマ溶射方法において、前記アー
クが主トーチと副トーチの間に形成され、該アークの周
りにプラズマガスの旋回流が形成されるとともに、前記
プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイ
ト型酸化物の分解に要する時間より短くし、又、前記プ
ラズマフレームにおける母材の直前でプラズマが分離さ
れることを特徴とするペロブスカイト型酸化物の溶射方
法。 - 【請求項３】 プラズマが、プラズマフレームに向かう
アトマイザからの噴霧により分離されることを特徴とす
る請求項第２項記載のペロブスカイト型酸化物の溶射方
法。 - 【請求項４】 主トーチと副トーチの間に形成されるア
ークの周りにプラズマガスの旋回流を形成し、該アーク
により加熱して得られるプラズマフレーム中に粉粒状の
ペロブスカイト型酸化物を送給して溶融し、該プラズマ
フレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイト型酸化
物の分解に要する時間より短くし、その溶融滴を母材に
吹き付けることにより形成されることを特徴とするペロ
ブスカイト型酸化物の溶射皮膜。 - 【請求項５】 主トーチと副トーチの間に形成されるア
ークの周りにプラズマガスの旋回流を形成し、該アーク
により加熱して得られるプラズマフレーム中に粉粒状の
ペロブスカイト型酸化物を送給して溶融し、該プラズマ
フレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブスカイト型酸化
物の分解に要する時間より短くするとともに該プラズマ
フレームにおける母材の直前でプラズマを分離した後、
その溶融滴を母材に吹き付けることにより形成されるこ
とを特徴とするペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜。 - 【請求項６】 燃料電極層、電解質層及び空気電極層か
らなる固体電解質型燃料電池素子を介して空気または酸
素域と燃料ガス域を配置し、該固体電解質型燃料電池素
子を一体的に接合した燃料電池において、該固体電解質
型燃料電池素子をインタコネクタ層を介して直列に接合
し、又該インタコネクタ層を主トーチと副トーチの間に
形成されるアークの周りにプラズマガスの旋回流を形成
し、該アークにより加熱して得られるプラズマフレーム
中に粉粒状のペロブスカイト型酸化物を送給して溶融
し、該プラズマフレーム中の溶融滴の滞留時間をペロブ
スカイト型酸化物の分解に要する時間より短くするとと
もに該プラズマフレームにおける母材の直前でプラズマ
を分離した後、その溶融滴を母材に吹き付けることによ
り形成したペロブスカイト型酸化物の溶射皮膜で構成し
たことを特徴とする固体電解質型燃料電池。 - 【請求項７】 インタコネクタ層がカルシウムを添加し
たランタン−クロム複合酸化物であることを特徴とする
請求項第６項記載の固体電解質型燃料電池 - 【請求項８】 インタコネクタ層が、マグネシウムを添
加したランタン−クロム複合酸化物であることを特徴と
する請求項第６項記載の固体電解質型燃料電池。 - 【請求項９】 固体電解質型燃料電池素子を介して空気
または酸素域と燃料ガス域を配置し、該固体電解質型燃
料電池素子を一体的に接合する燃料電池の製造方法にお
いて、該固体電解質型燃料電池素子をインタコネクタ層
を介して直列に接合し、又該インタコネクタ層を、主ト
ーチと副トーチの間に形成されるアークの周りにプラズ
マガスの旋回流を形成し、該アークにより加熱して得ら
れるプラズマフレーム中に粉粒状のペロブスカイト型酸
化物を送給して溶融し、該プラスマフレーム中の溶融滴
の滞留時間をペロブスカイト型酸化物の分解に要する時
間より短くし、その溶融滴を吹き付けることにより形成
することを特徴とする固体電解質型燃料電池の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186918A JPH05202460A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | ペロブスカイト型酸化物の溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3186918A JPH05202460A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | ペロブスカイト型酸化物の溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05202460A true JPH05202460A (ja) | 1993-08-10 |
Family
ID=16196977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3186918A Pending JPH05202460A (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | ペロブスカイト型酸化物の溶射方法及び溶射皮膜並びに固体電解質型燃料電池及びその製造方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05202460A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1338671A1 (en) * | 2002-02-22 | 2003-08-27 | Praxair Technology, Inc. | Plasma sprayed oxygen transport membrane coatings |
| KR100805455B1 (ko) * | 2006-08-01 | 2008-02-20 | 현대자동차주식회사 | 플라즈마 용사법을 이용한 에스오에프씨 금속 접속자의 제조방법 |
| JP2008517159A (ja) * | 2004-10-21 | 2008-05-22 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | ナノ構造コーティング及びコーティング方法 |
| JP2010043341A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Nihon Ceratec Co Ltd | 複合トーチ型プラズマ発生装置 |
| WO2012026952A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Applied Materials, Inc. | In-situ synthesis and deposition of battery active lithium materials by spraying |
| US9799459B2 (en) | 2014-08-08 | 2017-10-24 | Corning Incorporated | High pore volume utilization carbon and electric double layer capacitor |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP3186918A patent/JPH05202460A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1338671A1 (en) * | 2002-02-22 | 2003-08-27 | Praxair Technology, Inc. | Plasma sprayed oxygen transport membrane coatings |
| JP2008517159A (ja) * | 2004-10-21 | 2008-05-22 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | ナノ構造コーティング及びコーティング方法 |
| KR100805455B1 (ko) * | 2006-08-01 | 2008-02-20 | 현대자동차주식회사 | 플라즈마 용사법을 이용한 에스오에프씨 금속 접속자의 제조방법 |
| JP2010043341A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Nihon Ceratec Co Ltd | 複合トーチ型プラズマ発生装置 |
| WO2012026952A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Applied Materials, Inc. | In-situ synthesis and deposition of battery active lithium materials by spraying |
| US9799459B2 (en) | 2014-08-08 | 2017-10-24 | Corning Incorporated | High pore volume utilization carbon and electric double layer capacitor |
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