JPH059700A - 溶射複合膜形成方法 - Google Patents
溶射複合膜形成方法Info
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- JPH059700A JPH059700A JP3183117A JP18311791A JPH059700A JP H059700 A JPH059700 A JP H059700A JP 3183117 A JP3183117 A JP 3183117A JP 18311791 A JP18311791 A JP 18311791A JP H059700 A JPH059700 A JP H059700A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 全体として緻密な膜構造によって被溶射物は
腐食物とは遮断され腐食されることがなくなるととも
に、溶射剥離の発生もなく、更に耐摩耗性，断熱性も十
分備えている溶射複合膜を形成する。 【構成】 高周波誘導プラズマ中に溶射粉末材料を供給
し被溶射物１に溶射するにあたり、溶射粉末材料として
高周波誘導プラズマの熱量により蒸発する粒度分布をも
つ溶射粉末材料と高周波誘導プラズマの熱量により溶融
する粒度分布をもつ溶射粉末材料を同時に高周波プラズ
マ中に供給し、被溶射物表面１ａへ超微粒子１４と溶射
皮膜粒子１３からなる溶射複合膜１５を形成させる。
腐食物とは遮断され腐食されることがなくなるととも
に、溶射剥離の発生もなく、更に耐摩耗性，断熱性も十
分備えている溶射複合膜を形成する。 【構成】 高周波誘導プラズマ中に溶射粉末材料を供給
し被溶射物１に溶射するにあたり、溶射粉末材料として
高周波誘導プラズマの熱量により蒸発する粒度分布をも
つ溶射粉末材料と高周波誘導プラズマの熱量により溶融
する粒度分布をもつ溶射粉末材料を同時に高周波プラズ
マ中に供給し、被溶射物表面１ａへ超微粒子１４と溶射
皮膜粒子１３からなる溶射複合膜１５を形成させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶射複合膜形成方法に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ溶射方法を図３模式図に
示すと、被溶射物２１の表面２１ａに対向して溶射を行
うプラズマ溶射ガンは、冷却水通路２２ａによって冷却
されている陽極ノズル２２と、同ノズル２２の基部に絶
縁体２４を介して固定されている陰極２３とで構成され
るとともに、陽極ノズル２２の前部に溶射粉末材料供給
口２５が穿設されて材料供給ポート２６が接続され、一
方後部には作動ガス供給口２７が開口しており、更に陽
極ノズル２２と陰極２３の間には、直流電源２８と高周
波発生器２９が並列に接続されている。
示すと、被溶射物２１の表面２１ａに対向して溶射を行
うプラズマ溶射ガンは、冷却水通路２２ａによって冷却
されている陽極ノズル２２と、同ノズル２２の基部に絶
縁体２４を介して固定されている陰極２３とで構成され
るとともに、陽極ノズル２２の前部に溶射粉末材料供給
口２５が穿設されて材料供給ポート２６が接続され、一
方後部には作動ガス供給口２７が開口しており、更に陽
極ノズル２２と陰極２３の間には、直流電源２８と高周
波発生器２９が並列に接続されている。
【０００３】しかして、プラズマ溶射を行うには、まず
作動ガスとしてＡｒガスを作動ガス供給口２７より陽極
ノズル２２内に供給し、直流電源２８をオンとして陽極
ノズル２２と陰極２３の間に無負荷電圧を与え、更に高
周波発生器２９をオンとして陽極ノズル２２と陰極２３
の間にアーク放電を発生させると、直流電源２８からの
電力により連続的なアークが発生し、作動ガスはプラズ
マガスとなり、陽極ノズル２２から高温のプラズマジェ
ット３０となって噴出する。すると、図示せざる材料供
給装置からＡｒガスによって材料供給ポート２６から溶
射粉末材料供給口２５を通って陽極ノズル２２内に供給
される溶射粉末材料は、プラズマジェット３０によって
加熱加速され、高温高速の溶射粒子３１となって被溶射
物表面２１ａに向かって飛んで行き、被溶射物表面２１
ａに衝突，付着し溶射皮膜を形成する。
作動ガスとしてＡｒガスを作動ガス供給口２７より陽極
ノズル２２内に供給し、直流電源２８をオンとして陽極
ノズル２２と陰極２３の間に無負荷電圧を与え、更に高
周波発生器２９をオンとして陽極ノズル２２と陰極２３
の間にアーク放電を発生させると、直流電源２８からの
電力により連続的なアークが発生し、作動ガスはプラズ
マガスとなり、陽極ノズル２２から高温のプラズマジェ
ット３０となって噴出する。すると、図示せざる材料供
給装置からＡｒガスによって材料供給ポート２６から溶
射粉末材料供給口２５を通って陽極ノズル２２内に供給
される溶射粉末材料は、プラズマジェット３０によって
加熱加速され、高温高速の溶射粒子３１となって被溶射
物表面２１ａに向かって飛んで行き、被溶射物表面２１
ａに衝突，付着し溶射皮膜を形成する。
【０００４】しかしながら、このような方法による溶射
皮膜の形成状態は、図４断面図に示すように、飛行した
溶射粒子３１が被溶射物表面２１ａに衝突して偏平状態
となり、それが堆積して溶射皮膜３２が形成され、偏平
化した溶射粒子３１の重なりにより粒子間境界に空隙３
３ができ、全体として多孔性の皮膜となる。従ってこの
ような溶射皮膜３２は、耐摩耗性，断熱性にすぐれてい
ても、耐食膜として適用した場合、腐食物が多孔性膜内
へ浸透し被溶射物２１母材を腐食させる原因となる。ま
た粒子間境界に空隙３３が存在することによって粒子間
の接触部が少なくてその密着力が小さく、空隙３３から
剥離が始まり周辺の健全部へ剥離が伝播してしまうおそ
れがある。
皮膜の形成状態は、図４断面図に示すように、飛行した
溶射粒子３１が被溶射物表面２１ａに衝突して偏平状態
となり、それが堆積して溶射皮膜３２が形成され、偏平
化した溶射粒子３１の重なりにより粒子間境界に空隙３
３ができ、全体として多孔性の皮膜となる。従ってこの
ような溶射皮膜３２は、耐摩耗性，断熱性にすぐれてい
ても、耐食膜として適用した場合、腐食物が多孔性膜内
へ浸透し被溶射物２１母材を腐食させる原因となる。ま
た粒子間境界に空隙３３が存在することによって粒子間
の接触部が少なくてその密着力が小さく、空隙３３から
剥離が始まり周辺の健全部へ剥離が伝播してしまうおそ
れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、全体として緻密な膜構
造によって被溶射物は腐食物とは遮断され腐食されるこ
とがなくなるとともに、溶射剥離の発生もなく、更に耐
摩耗性，断熱性も十分備えている溶射複合膜形成方法を
提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、全体として緻密な膜構
造によって被溶射物は腐食物とは遮断され腐食されるこ
とがなくなるとともに、溶射剥離の発生もなく、更に耐
摩耗性，断熱性も十分備えている溶射複合膜形成方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、高
周波誘導プラズマ中に溶射粉末材料を供給し被溶射物に
溶射するにあたり、上記溶射粉末材料として上記高周波
誘導プラズマの熱量により蒸発する粒度分布をもつ溶射
粉末材料と上記高周波誘導プラズマの熱量により溶融す
る粒度分布をもつ溶射粉末材料とを同時に上記高周波プ
ラズマ中に供給し、被溶射物表面へ超微粒子と溶射皮膜
粒子からなる溶射複合膜を形成させることを特徴とす
る。
周波誘導プラズマ中に溶射粉末材料を供給し被溶射物に
溶射するにあたり、上記溶射粉末材料として上記高周波
誘導プラズマの熱量により蒸発する粒度分布をもつ溶射
粉末材料と上記高周波誘導プラズマの熱量により溶融す
る粒度分布をもつ溶射粉末材料とを同時に上記高周波プ
ラズマ中に供給し、被溶射物表面へ超微粒子と溶射皮膜
粒子からなる溶射複合膜を形成させることを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】本発明溶射複合膜形成方法においては、高周波
誘導プラズマの熱量により蒸発した溶射粉末材料が被溶
射物近傍では冷却され超微粒子を形成するとともに、高
周波誘導プラズマの熱量により溶融した溶射粉末材料が
相互間に空隙を存して溶射皮膜粒子を形成し、この際溶
射皮膜粒子間境界の空隙には超微粒子が堆積し、全体と
して緻密な膜構造の複合膜となる。この複合膜により腐
食物は被溶射物と遮断され、被溶射物は腐食によって損
傷することなく、溶射剥離を引き起こすこともない。更
にこの複合膜は従来の溶射皮膜と同様に耐摩耗性，断熱
性も備えている。
誘導プラズマの熱量により蒸発した溶射粉末材料が被溶
射物近傍では冷却され超微粒子を形成するとともに、高
周波誘導プラズマの熱量により溶融した溶射粉末材料が
相互間に空隙を存して溶射皮膜粒子を形成し、この際溶
射皮膜粒子間境界の空隙には超微粒子が堆積し、全体と
して緻密な膜構造の複合膜となる。この複合膜により腐
食物は被溶射物と遮断され、被溶射物は腐食によって損
傷することなく、溶射剥離を引き起こすこともない。更
にこの複合膜は従来の溶射皮膜と同様に耐摩耗性，断熱
性も備えている。
【０００８】
【実施例】本発明溶射複合膜形成方法の一実施例を図面
について説明すると、図１は本発明方法の実施要領を示
す縦断面図、図２は同上方法による溶射複合膜の断面図
である。
について説明すると、図１は本発明方法の実施要領を示
す縦断面図、図２は同上方法による溶射複合膜の断面図
である。
【０００９】図１において、被溶射物１は雰囲気制御チ
ャンバー２の中に収容され、同チャンバー２の側方に排
気口３が設けられ図示せざる排気装置に接続されてい
る。この雰囲気制御チャンバー２の上端中央開口部に、
例えば石英ガス管製で上端閉塞の適宜直径の絶縁円筒４
が乗載されており、その外周に同軸的に、例えば水冷銅
管製の印加コイル５が巻装されるとともに、例えば最大
出力８０ｋＷ，周波数４ＭＨｚの高周波発振機６と接続
されている。
ャンバー２の中に収容され、同チャンバー２の側方に排
気口３が設けられ図示せざる排気装置に接続されてい
る。この雰囲気制御チャンバー２の上端中央開口部に、
例えば石英ガス管製で上端閉塞の適宜直径の絶縁円筒４
が乗載されており、その外周に同軸的に、例えば水冷銅
管製の印加コイル５が巻装されるとともに、例えば最大
出力８０ｋＷ，周波数４ＭＨｚの高周波発振機６と接続
されている。
【００１０】また絶縁円筒４の閉塞端の周縁部に高周波
誘導プラズマ７となる作動ガスが導入される作動ガス導
入孔８が設けられるとともに、同閉塞端の中央部に、高
周波誘導プラズマ７により溶融され溶射粉末粒子９とな
る溶射粉末材料が供給される溶射粉末材料供給ノズル１
０が設けられている。更にこの溶射粉末材料供給ノズル
１０には、高周波誘導プラズマ７の熱量により蒸発する
粒度分布，例えば１０〜４０μｍの粒度をもつ溶射粉末
材料を入れた材料供給装置Ａと、高周波誘導プラズマ７
の熱量により溶融する粒度分布，例えば８０〜１００μ
ｍの粒度をもつ溶射粉末材料を入れた材料供給装置Ｂと
が接続されている。
誘導プラズマ７となる作動ガスが導入される作動ガス導
入孔８が設けられるとともに、同閉塞端の中央部に、高
周波誘導プラズマ７により溶融され溶射粉末粒子９とな
る溶射粉末材料が供給される溶射粉末材料供給ノズル１
０が設けられている。更にこの溶射粉末材料供給ノズル
１０には、高周波誘導プラズマ７の熱量により蒸発する
粒度分布，例えば１０〜４０μｍの粒度をもつ溶射粉末
材料を入れた材料供給装置Ａと、高周波誘導プラズマ７
の熱量により溶融する粒度分布，例えば８０〜１００μ
ｍの粒度をもつ溶射粉末材料を入れた材料供給装置Ｂと
が接続されている。
【００１１】このような装置構成において、まず排気口
３から図示せざる排気装置により雰囲気制御チャンバー
２内を真空引きし、数Torrの真空度まで排気する。これ
は形成される溶射複合膜中に大気中のガスが不純物とし
て混入しないようにするためである。続いて作動ガス導
入孔８より、Ａｒ：４０ l/min，Ｈ2 ：５ l/min混合の
作動ガスを絶縁円筒４内へ導入しながら、高周波発振機
６から印加コイル５に高周波電流を流す。すると絶縁円
筒４内には交番磁場が発生し、その中を流れる作動ガス
は励起され高周波誘導プラズマ７となる。
３から図示せざる排気装置により雰囲気制御チャンバー
２内を真空引きし、数Torrの真空度まで排気する。これ
は形成される溶射複合膜中に大気中のガスが不純物とし
て混入しないようにするためである。続いて作動ガス導
入孔８より、Ａｒ：４０ l/min，Ｈ2 ：５ l/min混合の
作動ガスを絶縁円筒４内へ導入しながら、高周波発振機
６から印加コイル５に高周波電流を流す。すると絶縁円
筒４内には交番磁場が発生し、その中を流れる作動ガス
は励起され高周波誘導プラズマ７となる。
【００１２】その後、排気装置の排気量を調整し、雰囲
気制御チャンバー２内の圧力を大気圧又は僅かに減圧し
た状態（約５００Torr〜大気圧）に保ち、これと同時に
高周波発振機６の出力を設定出力６０ｋＷに調整する。
気制御チャンバー２内の圧力を大気圧又は僅かに減圧し
た状態（約５００Torr〜大気圧）に保ち、これと同時に
高周波発振機６の出力を設定出力６０ｋＷに調整する。
【００１３】そこで、材料供給装置Ａ，Ｂの粒度１０〜
４０μｍのAl2O3 の溶射粉末材料と粒度８０〜１００μ
ｍのAl2O3 の溶射粉末材料とを同時に、それぞれ５〜１
０ｇ／min の供給量で、５ l/minＡｒのキャリアガスと
ともに溶射粉末材料供給ノズル１０から高周波誘導プラ
ズマ７内へ供給する。
４０μｍのAl2O3 の溶射粉末材料と粒度８０〜１００μ
ｍのAl2O3 の溶射粉末材料とを同時に、それぞれ５〜１
０ｇ／min の供給量で、５ l/minＡｒのキャリアガスと
ともに溶射粉末材料供給ノズル１０から高周波誘導プラ
ズマ７内へ供給する。
【００１４】すると、粒度１０〜４０μｍの溶射粉末粒
子は粒径が小さいため高周波誘導プラズマ７によって急
激に加熱され、上記設定出力における高周波誘導プラズ
マ７の熱量により蒸発する。一方粒度８０〜１００μｍ
の溶射粉末粒子は粒径が大きいため設定出力における高
周波誘導プラズマの熱量では、加熱されても溶融するだ
けで蒸発するには至らない。従って高周波誘導プラズマ
７内には溶融した溶射粉末粒子９と分子レベルの蒸発物
が存在する。
子は粒径が小さいため高周波誘導プラズマ７によって急
激に加熱され、上記設定出力における高周波誘導プラズ
マ７の熱量により蒸発する。一方粒度８０〜１００μｍ
の溶射粉末粒子は粒径が大きいため設定出力における高
周波誘導プラズマの熱量では、加熱されても溶融するだ
けで蒸発するには至らない。従って高周波誘導プラズマ
７内には溶融した溶射粉末粒子９と分子レベルの蒸発物
が存在する。
【００１５】そして、溶融した溶射粉末粒子９は高周波
誘導プラズマ７の流れに乗って被溶射物１に達し、図２
に示すように、被溶射物表面１ａに溶射皮膜粒子１３と
して堆積する。これと同時に蒸発物は被溶射物１に近づ
くにつれ冷却されて超微粒子１４を形成しながら、被溶
射物表面１ａに付着した溶射皮膜粒子１３の粒子間境界
に堆積する。これによって、図２に示すように、溶射皮
膜粒子１３と超微粒子１４とからなる溶射複合膜１５が
形成される。
誘導プラズマ７の流れに乗って被溶射物１に達し、図２
に示すように、被溶射物表面１ａに溶射皮膜粒子１３と
して堆積する。これと同時に蒸発物は被溶射物１に近づ
くにつれ冷却されて超微粒子１４を形成しながら、被溶
射物表面１ａに付着した溶射皮膜粒子１３の粒子間境界
に堆積する。これによって、図２に示すように、溶射皮
膜粒子１３と超微粒子１４とからなる溶射複合膜１５が
形成される。
【００１６】かくして、被溶射物表面１ａに形成された
溶射複合膜１５においては、溶射皮膜粒子１３の粒子間
境界に超微粒子１４が堆積して全体として緻密な膜構造
を呈するので、腐食物は溶射複合膜１５によって被溶射
物１とは遮断されるため、被溶射物表面１ａが腐食され
なくなるとともに、緻密な溶射複合膜１５が被溶射物表
面１ａに密着しているので、溶射剥離が生ずることはな
い。また溶射複合膜１５は従来と同様な耐摩耗性，断熱
性も兼ね備えている。
溶射複合膜１５においては、溶射皮膜粒子１３の粒子間
境界に超微粒子１４が堆積して全体として緻密な膜構造
を呈するので、腐食物は溶射複合膜１５によって被溶射
物１とは遮断されるため、被溶射物表面１ａが腐食され
なくなるとともに、緻密な溶射複合膜１５が被溶射物表
面１ａに密着しているので、溶射剥離が生ずることはな
い。また溶射複合膜１５は従来と同様な耐摩耗性，断熱
性も兼ね備えている。
【００１７】
【発明の効果】要するに本発明によれば、高周波誘導プ
ラズマ中に溶射粉末材料を供給し被溶射物に溶射するに
あたり、上記溶射粉末材料として上記高周波誘導プラズ
マの熱量により蒸発する粒度分布をもつ溶射粉末材料と
上記高周波誘導プラズマの熱量により溶融する粒度分布
をもつ溶射粉末材料とを同時に上記高周波プラズマ中に
供給し、被溶射物表面へ超微粒子と溶射皮膜粒子からな
る溶射複合膜を形成させることにより、全体として緻密
な膜構造によって被溶射物は腐食物とは遮断され腐食さ
れることがなくなるとともに、溶射剥離の発生もなく、
更に耐摩耗性，断熱性も十分備えている溶射複合膜形成
方法を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
ラズマ中に溶射粉末材料を供給し被溶射物に溶射するに
あたり、上記溶射粉末材料として上記高周波誘導プラズ
マの熱量により蒸発する粒度分布をもつ溶射粉末材料と
上記高周波誘導プラズマの熱量により溶融する粒度分布
をもつ溶射粉末材料とを同時に上記高周波プラズマ中に
供給し、被溶射物表面へ超微粒子と溶射皮膜粒子からな
る溶射複合膜を形成させることにより、全体として緻密
な膜構造によって被溶射物は腐食物とは遮断され腐食さ
れることがなくなるとともに、溶射剥離の発生もなく、
更に耐摩耗性，断熱性も十分備えている溶射複合膜形成
方法を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
【図１】本発明溶射複合膜形成方法の一実施例における
実施要領を示す縦断面図である。
実施要領を示す縦断面図である。
【図２】同上方法における溶射複合膜の断面図である。
【図３】従来のプラズマ溶射方法を示す模式図である。
【図４】同上方法における溶射皮膜の断面図である。
１ 被溶射物 １ａ 被溶射物表面 ２ 雰囲気制御チャンバー ３ 排気口 ４ 絶縁円筒 ５ 印加コイル ６ 高周波発振機 ７ 高周波誘導プラズマ ８ 作動ガス導入孔 ９ 溶射粉末粒子 10 溶射粉末材料供給ノズル 11 材料供給装置Ａ 12 材料供給装置Ｂ 13 溶射皮膜粒子 14 超微粒子 15 溶射複合膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 高周波誘導プラズマ中に溶射粉末材料を
供給し被溶射物に溶射するにあたり、上記溶射粉末材料
として上記高周波誘導プラズマの熱量により蒸発する粒
度分布をもつ溶射粉末材料と上記高周波誘導プラズマの
熱量により溶融する粒度分布をもつ溶射粉末材料とを同
時に上記高周波プラズマ中に供給し、被溶射物表面へ超
微粒子と溶射皮膜粒子からなる溶射複合膜を形成させる
ことを特徴とする溶射複合膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3183117A JP2809359B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 溶射複合膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3183117A JP2809359B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 溶射複合膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059700A true JPH059700A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2809359B2 JP2809359B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=16130082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3183117A Expired - Lifetime JP2809359B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 溶射複合膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809359B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004353086A (ja) * | 2003-05-23 | 2004-12-16 | Sulzer Metco Ag | 熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 |
| JP2013144833A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Shimane Prefecture | セラミック溶射材料、セラミック溶射被膜の形成方法および機能性セラミック溶射被膜 |
| WO2018105700A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ溶射装置及び電池用電極の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3183117A patent/JP2809359B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004353086A (ja) * | 2003-05-23 | 2004-12-16 | Sulzer Metco Ag | 熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 |
| JP4638687B2 (ja) * | 2003-05-23 | 2011-02-23 | ズルツァー・メットコ・アクチェンゲゼルシャフト | 熱被着によって基板に被覆を施すためのハイブリッド法 |
| JP2013144833A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Shimane Prefecture | セラミック溶射材料、セラミック溶射被膜の形成方法および機能性セラミック溶射被膜 |
| WO2018105700A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ溶射装置及び電池用電極の製造方法 |
| CN110088350A (zh) * | 2016-12-08 | 2019-08-02 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体喷涂装置和电池用电极的制造方法 |
| JPWO2018105700A1 (ja) * | 2016-12-08 | 2019-10-24 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ溶射装置及び電池用電極の製造方法 |
| US11225708B2 (en) | 2016-12-08 | 2022-01-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma spraying device and method for manufacturing battery electrode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2809359B2 (ja) | 1998-10-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980623 |