JPH0564707B2 - - Google Patents
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- JPH0564707B2 JPH0564707B2 JP1036647A JP3664789A JPH0564707B2 JP H0564707 B2 JPH0564707 B2 JP H0564707B2 JP 1036647 A JP1036647 A JP 1036647A JP 3664789 A JP3664789 A JP 3664789A JP H0564707 B2 JPH0564707 B2 JP H0564707B2
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、母材表面に耐摩耗性、耐熱性、耐食
性等に優れた材料を被覆するために使用されるプ
ラズマ溶射方法に関する。 〔従来の技術〕 プラズマ溶射方法は、溶射法のなかでは比較的
簡便な方法であり、その原理は、プラズマ炎中に
溶射粉末を供給し、プラズマの熱で溶射粉末を溶
融すると共にプラズマの圧力でこれを加速して、
ノズルより母材へ向けて噴射するというものであ
る。この方法は、高融点材料が使用できる利点を
有するが、その反面、次のような欠点も合せ持つ
ている。 第１の欠点は、溶融状態で飛行中の溶射粒子が
プラズマ炎への大気混入により酸化され、母材表
面に形成された皮膜の内部や母材と皮膜との界面
に酸化物が混入し、皮膜の接合強度や皮膜自体の
強度を低下させることである。 第２の欠点は、大気との摩擦や大気混入により
プラズマ炎の流速が減衰し、プラズマ炎中の溶射
粒子が十分な速度を保つことができないことであ
る。また、第３の欠点は、大気に熱を奪われてプ
ラズマ炎が急冷され、溶射粒子が十分に加熱され
ないことである。これらの欠点も第１の欠点と同
様に皮膜性能を低下させる。 このような欠点は、いずれもプラズマ炎が直接
大気と接触していることに起因しており、この接
触を断てば溶射皮膜の性能は改善されると考えら
れる。この考えに基づいたプラズマ溶射方法が、
減圧プラズマ溶射方法とArシールドプラズマ溶
射方法とである。 前者の減圧プラズマ溶射方法は溶射装置のうち
の溶接ガン、母材、移動装置を減圧チヤンバ内に
組み込んで溶射を行う方法である（「溶射ハンド
ブツク（日本溶射協会編）P154〜P160」）。排気
装置によつて減圧チヤンバ内を10-1〜10-2Torr
程度に減圧した後に、減圧チヤンバ内にガスを供
給して減圧チヤンバ内を20〜350Torrの使用圧力
に戻し、この状態で溶射を行う。減圧下なので大
気中に比べて溶射粒子速度が増大し、母材の予熱
もできる特長がある。また、減圧チヤンバ内に供
給するガスの種類選択により、溶射粒子の酸化も
抑止できる。 後者のArシールプラズマ溶射方法は、大気圧
下で溶射を行うことを前提としており、プラズマ
炎を噴出する主ノズル孔の周囲に同心状に副ノズ
ル孔を設け、この副ノズル孔より噴出するArガ
スでプラズマ炎をシールドしながら溶射を行う方
法である（「Surface Engineering 1986 vol.2
No.３ Gill and Ridding Argon Shrouded
Plasma spray Technology for production
applications」）。 この方法ではプラズマ炎がArガスにてシール
ドされることにより、プラズマ炎への空気混入量
が減少し、溶射粒子の酸化が抑止できる。 〔発明が解決しようとする課題〕 これらの従来技術のうち、前者の減圧プラズマ
溶射方法では、装置規模が大きくなるだけでな
く、母材寸法が減圧チヤンバの容量によつて制限
され、更に減圧チヤンバ内を減圧する関係から処
理能率も低い問題がある。 また、後者のArシールドプラズマ溶射方法で
は、Arガスのプラズマ炎への混入が避けられな
いために、プラズマ炎が冷却され、またプラズマ
炎中の溶射粒子が減速される。その結果、溶射粒
子は十分な速度、温度を持つことができなくな
る。 本発明は、これら従来技術の問題点を全て解決
するもので、大気圧下で能率よく溶射が行なえ
て、しかも溶射粒子に十分な速度および温度を与
えることができるプラズマ溶射方法を提供するこ
とを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明のプラズマ溶射方法は、溶融状態の溶射
粒子を含むプラズム炎を噴出する主ノズル孔に対
して同心状に設けた副ノズル孔より、燃焼ガス炎
を、該燃焼ガス炎がプラズマ炎をとりかこむよう
に噴出させながらプラズマ溶射を行なう方法であ
る。 第１図は本発明の溶射方法を実施するのに適し
たノズル構造を示している。ノズル本体１０は先
端に主ノズル孔１１、その側方に粉末供給孔１２
を夫々有している。ノズル本体１０の内部には同
心状に電極１３が設けられ、外側には補助ノズル
２０が設けられている。補助ノズル２０は、ノズ
ル本体１０の外周面に間〓をあけて同心状に設け
た外筒２１と、その先端部を上記主ノズル孔１１
の部分を残して閉塞する端板２２と、燃焼用ガス
送給管３２とを備えている。端板２２には第２図
に示すように、主ノズル孔１１に対して同心状に
複数の副ノズル孔２３が等間隔で開設されてい
る。 プラズマ溶射を行うには、ノズル本体１０と電
極１３との間に高電圧を印加した状態でノズル本
体１０内にプラズマ作動ガスを供給するととも
に、粉末供給孔１２よりノズル本体１０内に溶射
粒子を供給する。これにより、ノズル本体１０の
主ノズル孔１１から、溶融状態の溶射粒子がプラ
ズマ炎とともに噴射される。同時に、補助ノズル
２０内の燃焼用ガス送給管３２には燃焼用ガスが
供給され、その副ノズル孔２３より燃焼ガス炎が
噴射される。これにより、主ノズル孔１１から噴
射されるプラズマ炎は、副ノズル孔２３から噴射
される燃焼ガス炎により周囲を被包される。プラ
ズマ炎とともに噴射される溶融状態の溶射粒子
は、母材３０上に衝突して皮膜３１を形成する。 燃焼用ガスとしては、アセチレン、プロパン等
の汎用のガスを使用することができる。これらの
ガスは還元炎の状態で燃焼させて副ノズル孔２３
から噴出させるのがよい。 〔作用〕 本発明の溶射方法においては、プラズマ炎がそ
の周囲を燃焼ガスにて被包されるので、プラズマ
炎が外気から遮断され、プラズマ中の溶融状態の
溶射粒子の酸化が抑制される。燃焼ガスを還元炎
とすれば、溶射雰囲気の還元が可能になり、溶射
粒子の酸化防止がより確実なものとなる。溶射粒
子の酸化が抑制されると、母材表面に形成される
皮覆の内部や母材と皮膜との界面に介在する酸化
物が減少し、皮膜の接合強度や皮膜自体の強度が
向上する。この効果は、溶射粒子が酸化しやすい
場合に特に有効になる。 更に、プラズマ炎を被包する燃焼ガス炎は、プ
ラズマ炎を大気から遮断するだけでなく、大気に
比べて高温なために密度が小さく、摩擦や燃焼ガ
スのプラズマ炎への混入によるプラズマ炎の減速
を抑える。その結果、プラズマ炎中の溶射粒子に
十分な速度が与えられる。また、燃焼ガスによる
プラズマ炎の温度低下がない上に、外気によるプ
ラズマ炎の温度低下もこの燃焼ガスによつて防止
される。したがつて、溶射粒子は十分な速度およ
び温度をもつて母材上に到達し、酸化介在物が少
ないこととあいまつて、高品質、高性能な皮膜が
母材上に形成される。 また、減圧チヤンバを必要とせず、減圧作業も
不要であるので、装置が簡単で作業能率も優れ
る。 〔実施例〕 以下に本発明をその実施例について詳述する。 SS41からなる直径40mm、長さ40mmの円柱材の
一方の端面をアルミナ（＃36）でブラスト処理し
て母材となし、その処理端面に第１図および第２
図に示す如きノズル構造の装置を用いて、プラズ
マ炎を燃焼ガス炎で被包しながら、50Ni−50Cr
からなる溶射粒子を500μｍの厚みに溶射した。
プラズマ溶射条件を第１表に、また燃焼ガスによ
るシールド条件を第２表に示す。
性等に優れた材料を被覆するために使用されるプ
ラズマ溶射方法に関する。 〔従来の技術〕 プラズマ溶射方法は、溶射法のなかでは比較的
簡便な方法であり、その原理は、プラズマ炎中に
溶射粉末を供給し、プラズマの熱で溶射粉末を溶
融すると共にプラズマの圧力でこれを加速して、
ノズルより母材へ向けて噴射するというものであ
る。この方法は、高融点材料が使用できる利点を
有するが、その反面、次のような欠点も合せ持つ
ている。 第１の欠点は、溶融状態で飛行中の溶射粒子が
プラズマ炎への大気混入により酸化され、母材表
面に形成された皮膜の内部や母材と皮膜との界面
に酸化物が混入し、皮膜の接合強度や皮膜自体の
強度を低下させることである。 第２の欠点は、大気との摩擦や大気混入により
プラズマ炎の流速が減衰し、プラズマ炎中の溶射
粒子が十分な速度を保つことができないことであ
る。また、第３の欠点は、大気に熱を奪われてプ
ラズマ炎が急冷され、溶射粒子が十分に加熱され
ないことである。これらの欠点も第１の欠点と同
様に皮膜性能を低下させる。 このような欠点は、いずれもプラズマ炎が直接
大気と接触していることに起因しており、この接
触を断てば溶射皮膜の性能は改善されると考えら
れる。この考えに基づいたプラズマ溶射方法が、
減圧プラズマ溶射方法とArシールドプラズマ溶
射方法とである。 前者の減圧プラズマ溶射方法は溶射装置のうち
の溶接ガン、母材、移動装置を減圧チヤンバ内に
組み込んで溶射を行う方法である（「溶射ハンド
ブツク（日本溶射協会編）P154〜P160」）。排気
装置によつて減圧チヤンバ内を10-1〜10-2Torr
程度に減圧した後に、減圧チヤンバ内にガスを供
給して減圧チヤンバ内を20〜350Torrの使用圧力
に戻し、この状態で溶射を行う。減圧下なので大
気中に比べて溶射粒子速度が増大し、母材の予熱
もできる特長がある。また、減圧チヤンバ内に供
給するガスの種類選択により、溶射粒子の酸化も
抑止できる。 後者のArシールプラズマ溶射方法は、大気圧
下で溶射を行うことを前提としており、プラズマ
炎を噴出する主ノズル孔の周囲に同心状に副ノズ
ル孔を設け、この副ノズル孔より噴出するArガ
スでプラズマ炎をシールドしながら溶射を行う方
法である（「Surface Engineering 1986 vol.2
No.３ Gill and Ridding Argon Shrouded
Plasma spray Technology for production
applications」）。 この方法ではプラズマ炎がArガスにてシール
ドされることにより、プラズマ炎への空気混入量
が減少し、溶射粒子の酸化が抑止できる。 〔発明が解決しようとする課題〕 これらの従来技術のうち、前者の減圧プラズマ
溶射方法では、装置規模が大きくなるだけでな
く、母材寸法が減圧チヤンバの容量によつて制限
され、更に減圧チヤンバ内を減圧する関係から処
理能率も低い問題がある。 また、後者のArシールドプラズマ溶射方法で
は、Arガスのプラズマ炎への混入が避けられな
いために、プラズマ炎が冷却され、またプラズマ
炎中の溶射粒子が減速される。その結果、溶射粒
子は十分な速度、温度を持つことができなくな
る。 本発明は、これら従来技術の問題点を全て解決
するもので、大気圧下で能率よく溶射が行なえ
て、しかも溶射粒子に十分な速度および温度を与
えることができるプラズマ溶射方法を提供するこ
とを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明のプラズマ溶射方法は、溶融状態の溶射
粒子を含むプラズム炎を噴出する主ノズル孔に対
して同心状に設けた副ノズル孔より、燃焼ガス炎
を、該燃焼ガス炎がプラズマ炎をとりかこむよう
に噴出させながらプラズマ溶射を行なう方法であ
る。 第１図は本発明の溶射方法を実施するのに適し
たノズル構造を示している。ノズル本体１０は先
端に主ノズル孔１１、その側方に粉末供給孔１２
を夫々有している。ノズル本体１０の内部には同
心状に電極１３が設けられ、外側には補助ノズル
２０が設けられている。補助ノズル２０は、ノズ
ル本体１０の外周面に間〓をあけて同心状に設け
た外筒２１と、その先端部を上記主ノズル孔１１
の部分を残して閉塞する端板２２と、燃焼用ガス
送給管３２とを備えている。端板２２には第２図
に示すように、主ノズル孔１１に対して同心状に
複数の副ノズル孔２３が等間隔で開設されてい
る。 プラズマ溶射を行うには、ノズル本体１０と電
極１３との間に高電圧を印加した状態でノズル本
体１０内にプラズマ作動ガスを供給するととも
に、粉末供給孔１２よりノズル本体１０内に溶射
粒子を供給する。これにより、ノズル本体１０の
主ノズル孔１１から、溶融状態の溶射粒子がプラ
ズマ炎とともに噴射される。同時に、補助ノズル
２０内の燃焼用ガス送給管３２には燃焼用ガスが
供給され、その副ノズル孔２３より燃焼ガス炎が
噴射される。これにより、主ノズル孔１１から噴
射されるプラズマ炎は、副ノズル孔２３から噴射
される燃焼ガス炎により周囲を被包される。プラ
ズマ炎とともに噴射される溶融状態の溶射粒子
は、母材３０上に衝突して皮膜３１を形成する。 燃焼用ガスとしては、アセチレン、プロパン等
の汎用のガスを使用することができる。これらの
ガスは還元炎の状態で燃焼させて副ノズル孔２３
から噴出させるのがよい。 〔作用〕 本発明の溶射方法においては、プラズマ炎がそ
の周囲を燃焼ガスにて被包されるので、プラズマ
炎が外気から遮断され、プラズマ中の溶融状態の
溶射粒子の酸化が抑制される。燃焼ガスを還元炎
とすれば、溶射雰囲気の還元が可能になり、溶射
粒子の酸化防止がより確実なものとなる。溶射粒
子の酸化が抑制されると、母材表面に形成される
皮覆の内部や母材と皮膜との界面に介在する酸化
物が減少し、皮膜の接合強度や皮膜自体の強度が
向上する。この効果は、溶射粒子が酸化しやすい
場合に特に有効になる。 更に、プラズマ炎を被包する燃焼ガス炎は、プ
ラズマ炎を大気から遮断するだけでなく、大気に
比べて高温なために密度が小さく、摩擦や燃焼ガ
スのプラズマ炎への混入によるプラズマ炎の減速
を抑える。その結果、プラズマ炎中の溶射粒子に
十分な速度が与えられる。また、燃焼ガスによる
プラズマ炎の温度低下がない上に、外気によるプ
ラズマ炎の温度低下もこの燃焼ガスによつて防止
される。したがつて、溶射粒子は十分な速度およ
び温度をもつて母材上に到達し、酸化介在物が少
ないこととあいまつて、高品質、高性能な皮膜が
母材上に形成される。 また、減圧チヤンバを必要とせず、減圧作業も
不要であるので、装置が簡単で作業能率も優れ
る。 〔実施例〕 以下に本発明をその実施例について詳述する。 SS41からなる直径40mm、長さ40mmの円柱材の
一方の端面をアルミナ（＃36）でブラスト処理し
て母材となし、その処理端面に第１図および第２
図に示す如きノズル構造の装置を用いて、プラズ
マ炎を燃焼ガス炎で被包しながら、50Ni−50Cr
からなる溶射粒子を500μｍの厚みに溶射した。
プラズマ溶射条件を第１表に、また燃焼ガスによ
るシールド条件を第２表に示す。
【表】
本発明のプラズマ溶射方法は、減圧プラズマ溶
射方法に比べて装置構造が簡単で作業能率も優
れ、Arガスシールプラズマ溶射方法と同程度の
簡便さで溶射を行うことができる。更に溶射性能
についてはArガスシールドプラズマ溶射方法よ
り優れ、減圧プラズマ溶射方法に略匹敵する能力
を保有している。
射方法に比べて装置構造が簡単で作業能率も優
れ、Arガスシールプラズマ溶射方法と同程度の
簡便さで溶射を行うことができる。更に溶射性能
についてはArガスシールドプラズマ溶射方法よ
り優れ、減圧プラズマ溶射方法に略匹敵する能力
を保有している。
第１図は本発明のプラズマ溶射方法を実施する
のに適したノズル構造を示す縦断面図、第２図は
その底面図、第３図〜第５図は本発明のプラズマ
溶射方法におけるガスシールド条件と接合強度と
の関係を示すグラフである。 図中、１０：ノズル本体、１１：主ノズル孔、
２３：副ノズル孔。
のに適したノズル構造を示す縦断面図、第２図は
その底面図、第３図〜第５図は本発明のプラズマ
溶射方法におけるガスシールド条件と接合強度と
の関係を示すグラフである。 図中、１０：ノズル本体、１１：主ノズル孔、
２３：副ノズル孔。
Claims (1)
- １ プラズマ炎中に溶射粉末を供給し、プラズマ
の熱で溶射粉末を溶融すると共にプラズマの圧力
でこれを加速して、ノズルより母材へ向けて噴射
するプラズマ溶射方法において、溶融状態の溶射
粒子を含むプラズマ炎を噴射する主ノズル孔に対
して同心状に設けた副ノズル孔より、燃焼ガス炎
を、該燃焼ガス炎がプラズマ炎をとりかこむよう
に噴出させながらプラズマ溶射を行うことを特徴
とするプラズマ溶射方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036647A JPH02217457A (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | プラズマ溶射方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1036647A JPH02217457A (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | プラズマ溶射方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217457A JPH02217457A (ja) | 1990-08-30 |
| JPH0564707B2 true JPH0564707B2 (ja) | 1993-09-16 |
Family
ID=12475644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1036647A Granted JPH02217457A (ja) | 1989-02-16 | 1989-02-16 | プラズマ溶射方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02217457A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1192122C (zh) * | 1997-07-28 | 2005-03-09 | 大众汽车有限公司 | 滑动轴承的热喷涂方法和装置 |
| US7045172B2 (en) * | 2003-07-31 | 2006-05-16 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Method of shielding effluents in spray devices |
| JP5441530B2 (ja) * | 2009-07-10 | 2014-03-12 | タイムオートマシン株式会社 | バーナー |
-
1989
- 1989-02-16 JP JP1036647A patent/JPH02217457A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02217457A (ja) | 1990-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |